醌类
- 格式:doc
- 大小:233.19 KB
- 文档页数:7
第四章 醌类化合物第一节 概 述醌类化合物是中药中一类具有醌式结构的化学成分。
主要分为苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型。
第二节 醌类化合物的结构与分类一、苯醌类对苯醌 邻苯醌天然苯醌类化合物多为黄色或橙色的结晶体:2,6-二甲氧基苯醌 信筒子醌 辅酶Q 10(n=10)二、萘醌类萘醌类化合物分为α(1,4)、β(1,2)及amphi (2,6)三种类型。
萘醌类化合物多为橙色或橙红色结晶,少数呈紫色。
α-(1,4)萘醌 β-(1,2)萘醌amphi-(2,6)萘醌胡桃醌 蓝雪醌拉帕醌C H 3O O OOC H 3OOOH (C H 2)10C H 3O HC H 3OC H 3OC H 3OOC H 2C HCC H 2HC H 3nOOO H OOO H C H 3OOC H 2C HCC H 3O HC H 3OOOO胡桃醌具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用; 蓝雪醌具有抗菌、止咳及祛痰作用; 拉帕醌具有抗癌作用; 紫草素具有抗癌作用。
R ····OHR ——OH三、菲醌类邻菲醌对菲醌丹参醌ⅡA R 1 =CH 3 R 2=H丹参醌ⅡB R I =CH 2OH R 2=H羟基丹参醌ⅡA R 1 =CH 3R 2=OH 丹参酸甲酯 R I =COOCH 3 R 2=H四、蒽醌类(一)、 单蒽核类1. 蒽醌及其苷类 天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见。
常见取代基:羟基、羟甲基、甲基、甲氧基和羧基。
(1)大黄素型 1,4,5,8位为α位 2,3,6,7位为β位9,10位为meso 位,又叫中位大黄酚 R 1= H R 2= CH 3 大黄素R 1= OHR 2= CH 3 大黄素甲醚 R 1= OCH 3R 2= CH 3 芦荟大黄素R 1=H R 2=CH 2OH OOOO丹参新醌甲 丹参新醌乙 丹参新醌丙 HC H 3C H 2O H HC H 3C H 3H 3OOO HC H C H 2C H O HCRC H 3C H 3(2)茜草素型2. 蒽酚或蒽酮衍生物 蒽醌在酸性环境中被还原,可生成蒽酚及其互变异构体—蒽酮。
概述定义——指醌类或容易转变为具有醌类性质的化合物,以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。
分布——由于醌类具有不饱和酮结构,当其分子中连接助色团后(-OH、-OMe等)多有颜色,故常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中。
本章内容一、结构类型二、理化性质三、提取分离四、结构鉴定五、生物活性一、结构类型(一)苯醌类(二)萘醌类(三)菲醌类(四)蒽醌类1.蒽醌衍生物2.蒽酚衍生物3.二蒽酮类衍生物邻苯醌不安定,故天然界存在的大多为对苯醌。
醌核上多有-OH 、-OMe 、-Me 等基团取代。
如: OO123456O O 123456对苯醌P-quinone 邻苯醌O-quinone橙红色结晶驱除肠寄生虫作用 治疗心脏病、高血压及癌症 OO O H OH(CH 2)10CH 3O O Me MeO MeO CH 2C H C CH 2CH 3H ()n 信筒子醌embelin 辅酶Q 10(n=10)coenzymes Q 10对苯醌类在碱性下可被次亚硫酸钠还原为氢醌。
醌类通过这种可逆的氧化还原过程,在生物体内起着重要的电子传递媒介作用。
OO OHOH 对苯醌氢醌hydroguinonesOH[O]-一、结构类型(一)苯醌类(二)萘醌类(三)菲醌类(四)蒽醌类1.蒽醌衍生物2.蒽酚衍生物3.二蒽酮类衍生物一、结构类型 (二)萘醌类 (naphthoquinones) 从结构上可分为:从天然界得到的几乎均为-萘醌类。
如:具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌。
OO O O OO 1234567812612βα-(1,4)-(1,2)amphi-(2,6)萘醌萘醌萘醌O O OH 胡桃醌juglon一、结构类型(一)苯醌类(二)萘醌类(三)菲醌类(四)蒽醌类1.蒽醌衍生物2.蒽酚衍生物3.二蒽酮类衍生物一、结构类型(三)菲醌类 (phenanthraquinones)有两种类型:如:丹参醌类成分OO邻醌OO对醌OO丹参醌I OOOHMe 丹参新醌丙一、结构类型(一)苯醌类(二)萘醌类(三)菲醌类(四)蒽醌类1.蒽醌衍生物2.蒽酚衍生物3.二蒽酮类衍生物一、结构类型 (四)蒽醌类 (anthraquinones)α位—— 1,4,5,8 β位—— 2,3,6,7 meso (中位)—— 9,10依据其还原程度的不同,将其分成以下三类: OO123456789a 8a 4a 10a 910一、结构类型(一)苯醌类(二)萘醌类(三)菲醌类(四)蒽醌类1.蒽醌衍生物2.蒽酚衍生物3.二蒽酮类衍生物一、结构类型(四)蒽醌类 (anthraquinones)1.蒽醌衍生物根据-OH在母核上分布的位置不同分两类:(1)大黄素型(-OH在羰基的两侧)(2)茜草素型(-OH在一侧苯环上)O O OHOHCOOH 大黄酸OOOHOH 茜草素一、结构类型(一)苯醌类(二)萘醌类(三)菲醌类(四)蒽醌类1.蒽醌衍生物2.蒽酚衍生物3.二蒽酮类衍生物一、结构类型(四)蒽醌类 (anthraquinones)2.蒽酚(或蒽酮)衍生物依其还原程度的不同而分为蒽酚和蒽酮。
天然药化-第章-醌类及其化合物(一)天然药化-第章-醌类及其化合物醌类化合物是一种重要的天然产物,主要分布于植物中,包括蔬菜、水果、香料和中药等。
醌类化合物具有广泛的生物活性,不仅具有抗氧化、杀菌、抗炎等作用,还可用于制造染料、化妆品、食品添加剂等。
一、醌类化合物的分类醌类化合物可分为多种不同的类别,如酚醌、萘醌、呋喃醌、苯醌、二苯醌等。
这些不同的醌类化合物有着特定的化学结构和不同的生物活性。
其中,常见的醌类化合物包括:1. 天然类酚醌类:如紫锥花中的紫锥苷,地锦草中的地锦酮等。
2. 萘醌类:如牡荆花叶中的山萘酚,以及黄芪、甘草、人参、五味子等中草药中的五类中药醌。
3. 蘑菇醌:如以色列蘑菇中的甘菌素等。
4. 呋喃醌类:如异染料之一的两性芴醌。
二、醌类化合物的生物活性醌类化合物在医药和工业上有着广泛应用的原因,是因为它们具有多种生物活性。
首先,醌类化合物具有一定的抗氧化作用,可预防因氧化而引发的许多疾病,如癌症、心血管疾病、糖尿病等等。
另外,在抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等方面也有着显著的作用。
例如,液体黄连配合物可以有效对抗流感病毒;白藜芦醇是一种重要的抗癌药物,它可以抑制肿瘤细胞增长;皮肤病中常用的马來醛酸酐则可能对抗皮肤癌细胞。
三、醌类化合物在医药领域的应用醌类化合物被广泛地应用于医药领域,是因为许多醌类化合物具有很好的生物活性,且可以在人体内被吸收和代谢,所以具有一定的药物疗效。
其中,有很多醌类化合物已经成为重要的药物成分,例如:1. 防治疟疾的青蒿素中的二氢青蒿素和青蒿素。
2. 治疗老年痴呆症状的非甾体类药物地芬诺酯。
3. 抗真菌药物的经典代表——格里泰。
4. 维生素K1是一种重要的血液凝固剂,可用于防治出血性疾病。
总之,醌类化合物是一种重要的生物化合物类别,它的广泛应用不仅为医药领域带来了巨大的帮助,而且对工业生产也有着重要的推动作用。
未来,醌类化合物的研究将会得到更广泛的关注和深入的研究,并会为我们的生活带来更多的美好。
醌类物质结构分类醌类物质是一类具有骨架中含有醌基团的有机化合物。
醌基团是由两个相连的酮基构成,通常被称为”1,4-二酮”。
根据醌基团的位置和物质的化学性质,可以将醌类物质分为不同的结构类型。
1. 单醌类物质单醌类物质是指只含有一个醌基团的化合物。
最常见的例子是苯醌,其分子式为C6H4O2。
苯醌的结构中,两个酮基位于苯环的相邻碳原子上。
苯醌是一种黄色晶体,可用作染料、抗氧化剂和光敏材料等。
2. 双醌类物质双醌类物质是指含有两个相连的醌基团的化合物。
其中一个常见的例子是二氮杂苯并二恶唑二酮(简称NQ)。
NQ分子中,两个酮基团位于苯环和二恶唑环上。
NQ具有良好的电荷传输性能和光学性能,广泛应用于有机光电子器件中。
3. 多醌类物质多醌类物质是指含有多个醌基团的化合物。
这些化合物通常具有更复杂的分子结构和更丰富的化学性质。
其中一个重要的例子是萘醌,其分子式为C10H6O2。
萘醌分子中,两个酮基团位于萘环上。
萘醌可以通过氧化反应得到,是一种重要的合成中间体,在药物和染料工业中广泛应用。
4. 混合醌类物质混合醌类物质是指含有不同类型醌基团的化合物。
这些化合物具有更加复杂和多样的结构,因此在化学性质上也表现出更多样化的特性。
苯并三恶唑四酮(简称BTO)就是一种混合醌类物质。
BTO分子中,同时含有苯环和三恶唑环上的两个酮基团。
5. 衍生物除了以上几种基本类型的醌类物质外,还存在许多衍生物。
衍生物是通过在原始醌类分子中引入其他官能团而得到的化合物。
这些官能团可以改变醌类物质的化学性质和应用领域。
羟基苯醌和氨基苯醌就是苯醌的两种衍生物。
它们在染料工业和药物工业中具有广泛的应用。
总结起来,根据醌基团的位置和化学性质,醌类物质可以分为单醌类、双醌类、多醌类、混合醌类和衍生物等不同结构类型。
这些不同类型的醌类物质具有不同的化学性质和应用领域,对于进一步研究和开发新型有机材料具有重要意义。
参考文献: 1. Bredas, J.L. (2010). Organic semiconductors: A theoretical characterization of the basic parameters governing charge transport.Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(9), 3904-3909. 2. Li, Y., et al. (2019). A general strategy for designing high-performance organic thermoelectric materials. Science Advances, 5(6), eaaw0911. 3. Liu, Y., et al. (2020). Recent advances in n-type organic semiconductors for organic field-effect transistors. Journal of Materials Chemistry C, 8(10), 3317-3336. 4. Wang, X., et al. (2019). High-performance organic field-effect transistors based on naphthalene diimide derivatives: Recent advances and perspectives. Advanced Materials Interfaces, 6(5), 1801895.。
醌类的名词解释
肾上腺素是人体中一种重要的化学物质,其化学结构属于醌类,也是一类混合物。
醌类具有很强的环状结构,其包含有三氮基,它与其它物质发生反应,形成氨基酸或酶类的结合物。
醌类的特点包括:易溶孔,能够很好的进入细胞,并参与细胞里复杂的代谢作用;有益的生物活性,对人体健康起着重要的作用;它也可以和其它元素发生反应,产生新的有机物;它也可以进入血液循环,在体内发挥活性作用。
在高校及高等教育领域中,醌类被用于众多领域,主要有:药学研究,医药细
胞活性、实验室药物构效关系分析和制药等。
醌类物质对肾上腺素及其衍生物的研究,构建药物体系,设计新的药物分子;以及对新的医药细胞活性、实验室药物构效关系分析和制药,了解新药开发机制,设计有效的药效模式,建立新药分子作用机制及应用研究等都离不开醌类的参与。
同时,醌类也在高校与高等教育领域经常被运用于生物科学研究,例如:蛋白
质的合成、胞外信号转换及非编码RNA等生物大分子。
醌类参与细胞质内蛋白质的折叠、转运、翻译、复合及稳定性等有关反应,还可以参与免疫系统细胞之间的相互作用,控制细胞性能及组分的稳定等。
此外,还可以用于转录、转化、细胞重编程研究,平台化研究新药开发手段,研究新的抗肿瘤、抗病毒等新药物;或者用于促进细胞程序性死亡与病毒的抗病机理方面的研究等等。
总之,醌类的运用在高校与高等教育领域中日益突出,在反映新的医药细胞活性、实验室药物构效关系分析和制药、生物科学研究方面都表现出非常重要的作用。
积极开发利用醌类,有助于为高校与高等教育领域提供新的研究借鉴,不断推进高等教育研究进步。
醌类:
定义——分子内具有不饱和环二酮结构或容易转变成这样结构的天然有机化合物
主要包括苯醌类、萘醌类、菲醌类、蒽醌类 一、结构类型
α位—— 1,4,5,8
β位—— 2,3,6,7
meso (中位)—— 9,10 1.蒽醌衍生物
根据-OH 在母核上分布的位置不同分两类: (1)大黄素型(-OH 在羰基的两侧)
O
O
OH
OH
COOH
大黄酸
(2)茜草素型(-OH 在一侧苯环上)
O
O
OH
OH
茜草素
2.蒽酚(或蒽酮)衍生物
蒽醌
蒽酮蒽酚
3.二蒽酮类衍生物
如:番泻叶中致泻的主要有效成分——番泻苷A 、B 、C 、D 属此类成分。
二、理化性质 (物理性质)
O
O 1234567
8
9a
8a 4a
10a 910
25% Na 2CO 34% HCHO 5%邻二硝基苯
1.性状 颜色—— 无Ar-OH 近乎于无色;助色团-OH 、-OMe 越多,颜色越深,如:黄、红、橙、紫红等,多为有色晶体
存在状态:苯醌、萘醌——多以游离状态存在;
蒽醌类——则往往结合成苷而存在于 植物中。
2、挥发性 游离的醌类多具有升华性小分子的苯醌、萘醌类具有挥发性,能随水蒸气蒸馏
二、理化性质 (二)化学性质 1.酸性
Ar-OH 的存在——显酸性——用于碱提酸沉
分子中Ar-OH
的数目、位置不同则酸性强弱有差异
β-OH蒽醌O O
O
H
α
-OH蒽醌
以游离蒽醌类衍生物为例,酸性强弱将按下列顺序排列:
含-COOH > 2个以上β-OH > 1个β-OH > 2个α-OH > 1个α-OH
5%NaOH 5%NaHCO 3 5%Na 2CO 3 1%NaOH ————————可用于提取分离—————————— 例:试比较下列化合物的酸性强弱
O
O OH
OH
O
O
OH OH
O
O
O
H OH
O
O
OH
OH
A
B
C
D
D>C>A>B
2.颜色反应 (1)Feigl 反应
碱性条件
中药粉末0.1g
2- 10'2O 放冷加乙醚2ml 2
O 无色
红色
~橙色下,加热与醛类及邻二硝基苯反应,生成紫色化合物 (2)无色亚甲蓝显色试验
苯醌、萘醌——区别于蒽醌
苯醌、萘醌类专用显色剂,试样在白色背景上显蓝色斑点,可用于与蒽醌区别 (3)碱性条件下的显色反应
羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变,会使颜色加深。
多呈橙、红、紫红色
及蓝色。
..
Borntrager's 反应羟基蒽醌类化合物遇碱显红 ~ 紫红色的反应。
检查中药中蒽醌类成分 先加酸水解苷,变为苷元
有羟基蒽醌则水层变红色,
醚层由黄色变为无色
(4)与活性次甲基试剂反应 (Kesting-Craven 法) 苯醌、萘醌——区别于蒽醌
在氨碱性下兰绿色
兰紫色
或
(5)与金属离子反应
蒽醌类化合物中,如果有α-酚OH 或临位二酚羟基结构,可与Pb 2+、Mg 2+ 等生成配合物,蒽醌不同结构,与醋酸镁生成的配合物颜色不同
母核上有1个β-OH 或1个α-OH 或两个OH 不同环显橙黄~橙色
1个α-OH ,并另有一个OH 在邻位时,显蓝~蓝紫色,间位时显橙红~红色,在对位时显紫红
有机溶剂
(氯仿、苯等)~紫色
三、提取分离
(一)游离醌类的提取方法(苷元,极性小)
1.有机溶剂提取法
2.碱提取酸沉淀法
用于提取含酸性基团(Ar-OH 、-COOH)的化合物。
3.水蒸气蒸馏法(有升华性的)
适用于小分子的苯醌及萘醌类化合物。
(二)游离羟基蒽醌的分离 1.pH 梯度萃取法(大黄)P153♥
2.层析法 吸附剂——硅胶、聚酰胺
*不易用氧化铝,尤其不易用碱性氧化铝,避免与酸性蒽醌类成分发生化学吸附,难于洗脱
(三)蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的分离
湿润、风干;氯仿提
HOAc 药渣
95%EtOH 提
5%KOH ;
沉淀洗滤液
减压蒸干CHCl 3
(苷元及游离蒽醌)
(蒽酸苷的钾盐)
药材
EtOH
药渣
过滤滤液
95%EtOH K 悬浮醇中用冰HOAc 中和(除K +)
不溶物(KOAc等)
总蒽醌苷类
(无机盐不溶于乙醇溶液)
(四)蒽醌苷类的分离
由于蒽醌苷类水溶性较强,分离精制较困难,故现多用柱色谱进行分离。
柱层析载体常用有:硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等。
分离前,多进行预处理——除部分杂质。
预处理方法: 1.铅盐法
蒽醌苷/ H 2O
醋酸铅
滤液
沉淀(蒽醌苷+醋酸铅)
加水;
通入硫化氢气体使沉淀分解
硫化铅
蒽醌苷放置苷类析出
/ H 2O
2.溶剂法
用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取(萃取)出来。
四、结构鉴定
1.紫外光谱(UV )
(1)苯醌类的紫外吸收特征
苯醌主要吸收峰有三个
~ 240 nm
~ 285 nm ~ 400 nm
(强峰)(中强峰)(弱峰)
(2)萘醌类的紫外吸收特征
(苯样结构引起)
引入助色团(如-OH ,-OMe )使相应吸收峰——红移
醌环上引入助色团——影响257nm ——红移(不影响苯环引起的吸收) 苯环上引入 -OH ——影响335nm ——红移到427nm (3)蒽醌类的紫外吸收特征
O
O
O
O
252 325 nm 272 405 nm (苯样结构)
(醌样结构)
蒽醌有四个吸收峰
羟基蒽醌类有五个主要吸收带 第 Ⅰ 峰—— 230 nm 左右
第 Ⅱ 峰—— 240 ~ 260 nm (苯样结构引起) 第 Ⅲ 峰—— 262 ~ 295 nm (醌样结构引起) 第 Ⅳ 峰—— 305 ~ 389 nm (苯样结构引起)
第 Ⅴ 峰—— > 400 nm (醌样结构中 >C=O 引起)
-OH 取代将影响相应的吸收带向红位移
峰1与结构中羟基数目有关,羟基越多,位置越偏长波方向(P156表4-1)。
具体波长与羟基位置(αβ)无关,但强度主要取决于 α羟基的数目。
峰3的峰位和强度主要受β酚羟基的影响, β酚羟基能够通过蒽醌母核向羰基供电,使该峰红移,强度亦增强。
一般蒽醌母核上具有β酚羟基则峰3吸收强度均在4.1以上,若低于此值,表示无β酚羟基。
峰5主要受α羟基影响, α羟基数目越多,λmax 红移就越多 2.醌类化合物的红外光谱(IR ) 羟基蒽醌类化合物的红外区域有:
V C=O 1675 ~ 1653 cm -1 (羰基的伸缩振动) V -OH 3600 ~ 3130 cm -1 (羟基的伸缩振动) V 芳环 1600 ~ 1480 cm -1 (苯核的骨架振动)
母核上无取代: 两个>C=O 只给出一个吸收峰1675 芳环上引入一个 -OH 时,给出两个>C=O 吸收峰: 1675 ~ 1647 (游离>C=O ) 1637 ~ 1608 (缔合>C=O ) 3.1H-NMR
(1)醌环上的质子 (2)芳环质子
当有取代基时,峰的数目及峰位都将改变。
酚羟基及羧基:α-酚羟基与C =O 形成分子内氢键,质子共振发生在较低磁场区,约11~12ppm,单峰。
当只有一个α-酚羟基时,其化学位移一般大于12.25ppm ,当两个羟基同处于羰基的α位时,分子内氢键减弱,其信号在11.6~12.1ppm 。
O O H H
H H
O
O
H H H H 8.06
7.738.07 6.67处于>C=O负屏蔽区——在低场7.67
β- 酚羟基化学位移在较高场,邻位无取代的β-OH在11.1-11.4,而邻位有取代的β-OH小于10.9ppm。
-COOH质子的化学位移值范围与β- 酚羟基相同,但酚羟基为供电子基,可使邻位及对位芳氢信号向高场移动0.45ppm,而羧基则使邻位芳氢向低磁场移动约0.8ppm。
(二)衍生物的制备 1. 甲基化反应2. 乙酰化反应
1.甲基化反应
目的——保护-OH、测定-OH数目及成苷的位置。
条件(1)反应物甲基化易难:
-COOH > β-OH > Ar-OH > α-OH > R-OH
( 酸性越强,质子易解离,甲基化易)
(2)试剂的活性
2.乙酰化反应
(1)反应物的活性:(易与羰基形成氢键)
强R-OH > β-OH > α-OH 弱
(亲核性越强,越容易被酰化)
(2)酰化试剂的活性
乙酰氯> 醋酐> 酯> 冰醋酸
CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH。