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天然药物化学 第四章 醌类化合物(2)_图文

天然药物化学  第四章 醌类化合物(2)_图文

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
(四)蒽醌类 ?蒽醌是广泛存在于植物界的一种色素,是
许多中药如大黄、何首乌、虎杖等的有效

成分。

?蒽醌类成分包括蒽醌衍生物及其不同程度
的还原产物,如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及 蒽酮的二聚体。天然蒽醌以9,10蒽醌最 为常见。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
? 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

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
1、蒽醌衍生物
(1)大黄素型 (2)茜素型

2、蒽酚或蒽酮衍生物 3、二蒽酮类衍生物
(1)C10-C10’结合方式形成的二蒽酮类化合物 (2)其它方式形成的二蒽酮类化合物-萘骈二蒽 酮衍生物

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
1、蒽醌衍生物
(1)大黄素型 羟基分布在两侧的苯环上,多数化合 物呈黄色。许多重要的中药如大黄、决明 中有致泻作用的1,8-二羟基蒽醌衍生物均 属于这一类型。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
1、蒽醌衍生物—(1)大黄素型
以下五种大黄素型羟基蒽醌在中药中分布比较广 泛。
大黄酚 大黄素 R1=CH3 R2=H
OH O OH

R1=CH3 R2=OH R1=H R1=H R2=CH2OH R2=COOH

大黄素甲醚 R1=CH3 R2=OCH3
R1 O R 2 芦荟大黄素

大黄酸

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
1、蒽醌衍生物—(1)大黄素型
羟基蒽醌衍生物多与葡萄糖、鼠李糖结合成苷, 有单糖苷,也有双糖苷,如

一、醌类化合物结构类型-蒽醌 1、蒽醌衍生物—(1)大黄素型
举例:大黄 (Rheum palmatum L.)
用其根及根茎做药,主要是作为一种泻下药, 因而可治疗便秘

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
经过对大黄的深入研究,发现其根及根茎含有 许多蒽醌类及蒽醌苷类化合物,属大黄素型
OH O OH
OH H 2C OH OH O O O OH

OH

H 3C O

H 3C O

大黄酚 (chrysophanol)

大黄酚葡萄糖苷

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
OH
OH O OH

H 2C OH

O O OH O OH

OH
H 3C O OH

大黄素(emodin)
OH O OH
OH H 2C

H 3C O

OH

大黄素葡萄糖苷
O C
OH O O O OH OH OH C O O OH

O

OH

大黄酸(rhein)

大黄酸葡萄糖苷

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
1、蒽醌衍生物 ---(2)茜素型
羟基分布于一侧 苯环上,颜色较深, 多呈橙黄色至橙 红色。种类较少, 最重要的中药是 茜草。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
1、蒽醌衍生物 ---(2)茜素型
茜草的根能止血、活血,主治咳嗽以及风湿性关节 炎。
O OH R1 R2 O R3

茜草素 羟基茜草素

R1=OH R2=H R3=H R1=OH R2=H R3=OH R1=OH R2=COOH

伪羟基茜草素 R3=OH

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
1、蒽醌衍生物 ---(2)茜素型
低年生茜草根中多以苷的形式存在

茜草苷

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
2、蒽酚或蒽酮衍生物
蒽醌在酸性条件被还原,生成蒽酚及其互变异构 体--蒽酮。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
2、蒽酚或蒽酮衍生物

?蒽酚或蒽酮羟基衍生物存在于新鲜植物中,该
类成分可慢慢被氧化成蒽醌类成分,而无法检 测出这些蒽酚或蒽酮类成分。 ?如果蒽酚衍生物的meso位羟基与糖缩合成苷, 则性质比较稳定,只有经过水解,除去糖才容 易被氧化为蒽醌衍生物。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
2、蒽酚或蒽酮衍生物
举例:南美有一种植物,叫巴西柯桠树 (Andira araroba ),从其干品渗出物 中分离得到一些化学成分,其中有一种柯 桠素(chrysarobin),又称果阿粉(Goa Powder)。 不过,由于该成分有时被皮肤吸收并引起 肾炎,故目前已不用。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌

Andira inermis

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
OH O OH
OH OH OH

CH 3

CH 3

柯桠素:黄色针状结晶体 用柯桠素调制成的软膏曾用于 治疗金钱癣、皮癣等皮肤病。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌

?蒽酚和蒽酮生理作用
(1)蒽酮对粘膜有强烈的刺激作 用,内服
会促进激烈的呕吐。正因为有这样的作用, 所以,有些中药必须贮存,让蒽酮氧化掉。
(2)蒽酮还有泻下的作用。

(3)羟基蒽酚类化合物对霉菌有较强的作 用,故是治疗皮肤癣病较常用的外用药。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
3、二蒽酮类衍生物
可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结 合而成。又分为中位连接(C10-C10’)和α位(C1-C1’ 或C4-C4’)相连。多为C10-C10’连接,不同于一般 的C-C键,易于断裂,生成稳定的蒽酮类化合物。

α 位二蒽酮

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
?C10-C10’结合方式形成的二蒽酮类化合物
最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到的 番泻苷A,B,C,D。其中番泻苷A和B互为异 构体。
番泻苷A 为反式结 构,番泻 苷B为顺 式结构。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
?其中番泻苷A和 B水解后均生物 二分子葡萄糖和 一分子苷元,其 苷元是由二分子 大黄酸蒽酮通过 C10-C10’相互结 合而成。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
? C10-C10’结合方式形成的二蒽酮类化合物 番泻苷C和番泻苷D也是一对同分异构体,均由一分子 大黄酸和一分子芦荟大黄素的蒽酮衍生物通过C10-C10’键 结合而成,其中苷C为反式,苷D为顺式。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌 ?其它方式形成的二蒽酮类化合物-萘骈二
蒽酮衍生物
金丝桃属某些植物如贯叶连翘、小连翘中含有的金丝 桃素(hypericin)、假金丝桃素(pseudohypericin)均为萘 骈二蒽酮衍生物,用于镇静、抗抑郁及其他中枢神经 系统疾病。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
举例:金丝桃(Hypericum chinensis L.)

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
这个科的植物有一个特点,即大多数 植物的叶子上分布有许多的腺点,对 着阳光,可以看到一粒一粒的有色腺 点。

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
过去,人们发现一个很有趣的现象,即:当 牛、马等食草动物吃入一些植物的叶子后, 牛、马等在暗处时,没有什么反应。但是, 在太阳光下,则这些牛、马等会发生严重的 皮炎、脱毛等现象,甚至发生死亡。

这是什么原因呢?

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
经大量的排查和研究后发现,造成这种 现象的罪魁恶首是牛、马等食草动物吃 入了金丝桃植物的叶子,而造成这种现 象的真正原因是该植物叶中含有的二蒽 酮类化合物——即金丝桃素(hypericin)

一、醌类化合物结构类型-蒽醌
OH O OH

HO HO

CH 3 CH 3

OH

O

OH

后经药理研究表明,金丝桃素1mg给小鼠注射, 放在太阳光下,则会引起小鼠痉挛,直至死亡。 作用的机理是:具有抑制中枢神经的作用

一、醌类化合物结构类型

二、醌类化合物的理化性质
三、醌类化合物的提取分离 四、醌类化合物的结构鉴定

二、 醌类化合物的理化性质
(一)物理性质
1、性状:醌类化合物颜色深浅与助色基团的多少 有关。
(1)分子中没有酚羟基, 则多为黄色 (2)分子中有酚羟基, 大多为橙色或红色

O H3C O O CH 3

O

O

OH O

二、 醌类化合物的理化性质
2、升华性 :游离的醌类化合物具升华 性,一般升华温度随酸度的增强而升 高。 3、溶解度 :游离醌类极性较小,一般 溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿。成苷后 极性增大,易溶于乙醇、甲醇。

二、 醌类化合物的理化性质
(二)化学性质
1、酸性 醌类化合物具有酸性,因分子中酚羟基的数目及 位置不同,酸性表现显著差异。 (1)苯醌和萘醌的醌核上的羟基酸性类似于羧基; (2)萘醌和蒽醌的苯环上的羟基酸性:β-羟基 >α-羟基 (3)羟基数目增多,酸性也增强。

(3)酚羟基数目增多,酸性增强。但酚羟基若 形成分子内氢键,则酸性下降。下列化合物的酸 性依次递减。
O HO
H
O O

O

H O O


OH O
O O H

H


O

二、 醌类化合物的理化性质-化学性质
?

酸性



游离蒽醌的酸性强弱顺序为: 含COOH 含2个以上β-羟基 可溶于NaHCO3 含1个β-羟基 可溶于Na2CO3 含2个以上α-羟基 可溶于1%NaOH 含1个α-羟基 可溶于5%NaOH



二、 醌类化合物的理化性质-化学性质
2、颜色反应
(1)Feigl反应---醌的通性,所有具醌核的化合物 均可反 应 (2)无色亚甲蓝显色实验---无色亚甲蓝显色试验---可区别蒽醌与苯醌萘醌 (3)碱性条件下的呈色反应(Borntr?ger反应)---可 区别含羟基的蒽醌与蒽酚衍生物

二、 醌类化合物的理化性质-化学性质
(4)与活性次甲基试剂的反应(KestingCraven法)---可区别蒽醌与苯醌萘醌 (5)与金属离子的反应---可初步鉴定蒽醌 的取代情况

(1)菲格尔(Feigl)反应 醌类化合物在碱性条件下加热,能迅速与醛类及邻 二硝基苯反应生成紫色化合物。 醌类化合物在反应前后均无变化,只是起到传递电子的 媒介作用。

(2)无色亚甲蓝显色试验
1、苯醌类及萘醌类的专属性反应。 2、无色亚甲蓝溶液用于TLC等作为喷雾剂,试样在

白色背景下出现蓝色斑点。
蓝色斑点 → 可能含苯醌或萘醌

不显色

→ 可能含蒽醌

(3)碱性条件下的呈色反应
?

由于羰基上的氧原子具有微弱的碱性,能溶于浓硫酸中生 成盐再转成阳碳离子,同时颜色显著加深。

?

(Borntr?ger反应)---可区别含羟基的蒽醌与蒽酚衍生物 该反应是检识中药中羟基蒽醌类成分存在的最常用的方法 之一。如有以下规律:

二、 醌类化合物的理化性质-化学性质
表:羟基蒽醌的(Borntr?ger反应) 游离蒽醌化合物 颜色 紫外最大吸收 1-羟基 红 500 2-羟基 橙-红 478 1,2-二羟基 紫-蓝 576 1,3-二羟基 红 485 1,4-二羟基 紫 560 1,5-二羟基 红 496 1,8-二羟基 红 513 1,2,3-三羟基 绿 668 1,2,4-三羟基 紫-红 544 1,4,5-三羟基 紫 561 1,4,5,8-四羟基 蓝 630

(4)与活性次甲基试剂的反应 (Kesting-Craven reaction)
对于醌环尚未完全取代的苯醌或萘醌,可在氨的碱 性环境中与活性次甲基试剂(乙酰醋酸酯、丙二酸

酯、丙二腈等)的溶液反应,生成蓝绿或蓝紫色。
(1)蒽醌类无此反应。 (2)萘醌苯环上有羟基取代时,此反应受抑制。

(5)与金属离子的反应---可初步鉴定蒽醌的取代情况
?

?

在醌类化合物中,如果有α-酚羟基或邻位二酚羟 基结构时,则可与Pb2+、Mg2+等金属离子形成络 合物。 常用0.5%醋酸镁的乙醇溶液,可根据结果初步 判断取代情况

(5)与金属离子的反应---可初步鉴定蒽醌的取代情况 A. 母核中只有一个α -或β -酚羟基,或有两个β 酚羟基但不在同一环上,呈黄橙色至橙色。

(5)与金属离子的反应---可初步鉴定蒽醌的取代情况

B. 邻位酚羟基的蒽醌,呈紫色-蓝紫色

(5)与金属离子的反应---可初步鉴定蒽醌的取代情况 C. 对位二酚羟基蒽醌,呈紫红色-紫色

(5)与金属离子的反应---可初步鉴定蒽醌的取代情况

D. 每个苯环上各有一个α-酚羟基,或含有间位二羟 基者,呈红色至红色

一、醌类化合物结构类型
二、醌类化合物的理化性质

三、醌类化合物的提取分离 四、醌类化合物的结构鉴定

三、 醌类化合物的提取分离
(一)游离醌类的提取
?

?
? ?

有机溶剂提取法 碱提取-酸沉淀法 水蒸气蒸馏法 其它方法 :如超临界流体萃取法、 超声波提取法

三、 醌类化合物的提取分离
(一)游离醌类的提取 1、有机溶剂提取法
? 一般游离醌类的极性较小,可用极性较小的 有机溶剂提取,如氯仿、苯等有机溶剂提取 ? 用这些有机溶剂提取后,进行浓缩,醌类化 合物有时能结晶析出

三、 醌类化合物的提取分离
(一)游离醌类的提取
2、碱提取-酸沉淀法
因为醌类化合物大多有酸性,故能溶于碱 性水 溶液,在碱性水溶液中加入酸,醌类化合物即 可沉淀析出

3、水蒸气蒸馏法
分子量较小的醌类化合物,具有挥发性,所以 可用水蒸汽蒸馏法提取

三、 醌类化合物的提取分离
(二)游离羟基蒽醌的分离
pH梯度萃取法---是分离游离蒽醌衍生物的 经典方法 O O O OH
OH OH OH OH

COOH O O OH O OH

A

B

C

吸附硅胶层析

三、 醌类化合物的提取分离
(三)蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元的分离 (四)蒽醌苷类的分离
铅盐法

溶剂法
层析法

三、 醌类化合物的提取分离实例
例:萱草(H. fulva L. ), 其根作药用,主治小便 不利、尿血、膀胱炎及 妇科疾病等。
现在, 已知萱草根除含有 生物碱外,还有一类成分 即蒽醌类化合物,现以 萱草为例介绍提取、分 离的过程。

萱草根(粉碎) 乙醇提取

乙醇提取液
浓缩 浓缩液 乙醚提取

乙醚提取液

不溶物

5% NaHCO3萃取

NaHCO3萃取液
酸化

乙醚液
5%Na2CO3 萃取

沉淀 溶于乙醇中 浅黄色结晶 TLC 单一成分

结构鉴定

大黄酸
OH O OH

O C O OH

Na2CO3 萃取液

乙醚液

酸化
沉淀 溶于 丙酮中 橙黄色结晶 沉淀 NaOH提取液 酸化

1%NaOH

乙醚液

TLC

单一成分
鉴定
OH O O CH 3

决明蒽醌

OH CH 3 O

溶于丙酮中 金黄色结晶 TLC 单一成分 NaOH提取液

乙醚液
5%NaOH

乙醚液 浓缩 油状物

鉴定
大黄酚
OH O OH

酸化
沉淀 溶于丙酮中 橙黄色结晶
CH 3

TLC 单一成分

甲醇 重结 晶 白色鳞片状 结晶

O

鉴定

TLC

决明蒽醌甲醚
OH O O CH 3

单一成分
鉴定

O CH 3 O

CH 3

β--谷甾醇


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