第 4 章 醌类化合物

1. 第4章 醌类化合物 厦门大学医学院药学系 丘鹰昆

2. 醌类化合物 (quinones) • 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 • 醌类具有不饱和酮结构，连接助色团后(-OH、-OMe等) 多有颜色 • 常作为动植物、微生物色素存在 定义与分类

3. 第1节 醌类化合物的结构类型

4. 苯醌类 • 萘醌类 • 菲醌类 • 蒽醌类 • 蒽醌衍生物 • 蒽酚衍生物 • 二蒽酮类衍生物 分类

5. 邻苯醌不安定，故天然界存在的大多为对苯醌 • 多有-OH、-OMe、-Me取代 治疗心脏病 高血压、癌症 橙红色结晶 驱除肠寄生虫作用 一、苯醌类 (benzoquinones)

6. 碱性下可被次亚硫酸钠还原为氢醌 • 醌类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

7. 天然界得到的几乎均为-萘醌类 • 如：胡桃醌 (抗菌、抗癌及中枢神经镇静) 二、萘醌类 (naphthoquinones)

8. 包括 • 邻菲醌、对菲醌 三、菲醌类 (phenanthraquinones)

9. 依据其还原程度的不同 • 蒽醌衍生物 • 蒽酚 (蒽酮) 衍生物 • 二蒽酮类衍生物 四、蒽醌类 (anthraquinones)

10. 根据-OH在母核上分布的位置不同分2类 • 大黄素型 (-OH在羰基的两侧)：多呈黄色 • 茜草素型 (-OH在一侧苯环上)：颜色橙黄、橙红 1、蒽醌衍生物

11. 蒽酮、蒽酚性质不稳定，只存在于新鲜植物中 2、蒽酚 (蒽酮) 衍生物

12. 如：番泻苷A、B、C、D (番泻叶中致泻的主要有效成分) 3、二蒽酮类衍生物

13. 第2节 醌类化合物的理化性质

14. 存在状态 • 苯醌、萘醌：多以游离状态存在 • 蒽醌类：多结合成苷而存在于植物中 • 性状：多为结晶性固体 • 挥发性、升华性 • 小分子苯醌、萘醌：具有挥发性，可水蒸气蒸馏 • 游离的醌类多具有升华性 • 溶解度：相似相溶 一、物理性质

15. 颜色 苯醌、萘酯 无Ar-OH的：近乎于无色 引入OH：黄色、橙色 蒽醌、菲醌 黄~橙色 助色团越多，颜色越深 如：黄、红、橙、紫红等 荧光 短共轭链：天兰色荧光 长共轭链：黄色荧光 (蒽醌)

16. 酸性 • Ar-OH的存在 • Ar-OH的数目、位置不同→酸性强弱 • 分子对称性好→缔合牢固→酸性↓ • 酸性强弱顺序 • 含-COOH > 2个以上β-OH > 1个β-OH > 2个α-OH > 1个α-OH • 提取分离：5% NaHCO3；5% Na2CO3；1% NaOH；5% NaOH 二、化学性质

17. 例

18. 1) Feigl反应 • 醌：传递e 媒介 2、颜色反应

19. 无色亚甲蓝显色 苯醌、萘醌 • 苯醌、萘醌→蓝色 • 蒽醌× • 用于TLC、PC 2) 无色亚甲蓝显色试验

20. 羟基醌类在碱性溶液→颜色加深 • 呈橙、红、紫红色及蓝色 • 羟基蒽醌类→红~ 紫红(Bornträger’s 保恩特莱格反应) 3) 碱性条件下的呈色反应

21. 中药粉末 0.1 g 10%H2SO4 5 ml, △ 2-10’ H+/H2O 放冷，加乙醚2 mL H+/H2O Et2O 5%NaOH 1 mL Et2O OH-/H2O 红色 黄、无色 检查中药中的蒽醌

22. Kesting-Craven法 • 苯醌→粉红色 • 萘醌→紫红色 • OH取代：反应受阻 • 蒽醌：阴性 4) 与活性次甲基试剂反应

23. Fe3+ →紫色 • Mg2+ • 含α-OH or邻二酚-OH蒽醌→有颜色络合物 • 可用于蒽醌鉴别 • Pb2+ • 含α-OH or邻二酚-OH蒽醌→桔黄色↓ • 可用于蒽醌精制 5) 与金属离子反应 (蒽醌)

24. 用于鉴别蒽酮→蓝紫色 对亚硝基二甲苯胺 6) 对亚硝基苯胺反应

25. 1、游离醌类的提取方法 • 有机溶剂提取法 • 碱提取酸沉淀法 • 用于提取含酸性基团（Ar-OH、-COOH)的化合物。 • 水蒸气蒸馏法 • 适用于小分子的苯醌及萘醌类化合物 三、提取与分离

26. pH梯度萃取法 • 层析法 • 吸附剂：硅胶、聚酰胺 • 不宜用氧化铝，尤其是碱性氧化铝 2、游离羟基蒽醌的分离

27. 提取：植物中常以Mg2+, K+, Na+, Ca2+形式存在，应充分酸化使之游离 分离：极性差别大，萃取法 药材 HOAc湿润、风干、CHCl3提取 药渣 CHCl3 (苷元、游离蒽醌) 95%EtOH提取 药渣 EtOH 5% KOH；过滤 滤液 沉淀 (蒽醌K盐) 95% EtOH洗 HOAc中和 (除K+) 滤液 (总蒽醌苷类) 不溶物 (KOAc等) 3、蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的分离

28. 应用柱色谱进行分离 • 常用的载体：硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶 • 例：大黄，葡萄糖凝胶 (MW) • 二蒽酮苷 • 蒽醌二葡萄糖苷 • 蒽醌单糖苷 • 蒽醌苷元 4、蒽醌苷类的分离

29. 分离前，多进行预处理——除部分杂质 • 铅盐法 • 酸式醋酸铅与酸性强的蒽醌先↓ • 溶剂法 蒽醌苷/H2O 饱合Pb(Ac)2 沉淀 滤液 加水，通H2S PbOH(Ac) PbS↓ 滤液 滤液 沉淀 放置 加水，通H2S 邻二-OH、COOH 蒽醌苷 PbS↓ 滤液 放置 单酚-OH 蒽醌苷 放置 预处理

30. 第4节 醌类化合物的结构测定

31. 1、苯醌类的紫外吸收特征 • ~240 nm: 强峰 • ~285 nm: 中强峰 • ~400 nm: 弱峰 一、UV

32. 引入助色团 (-OR)→相应吸收峰红移 • 醌环上引入助色团：影响257 nm→红移 • 苯环上引入助色团：影响335 nm→红移 • 引入α-OH→红移至427 nm! 2、萘醌类的紫外吸收特征

33. 此外，羟基蒽醌多数在230 nm附近有一强峰 3、蒽醌的UV特征

34. 5个主要吸收带 • 第 Ⅰ 峰：230 nm左右（母核的强吸收峰） • 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 羟基蒽醌的UV

35. 羟基蒽醌类化合物 • υC=O：1675 ~ 1653 cm-1（羰基的伸缩振动） • υ-OH：3600 ~ 3130 cm-1（羟基的伸缩振动） • υ芳环：1600 ~ 1480 cm-1（苯核的骨架振动） • 取代对C=O吸收峰的影响 • 母核上无取代 • 两个>C=O只给出1个吸收峰：1675 cm-1 • 引入一个α-OH时→2个>C=O吸收峰 • 1675 ~ 1647 （游离>C=O） • 1637 ~ 1608 （缔合>C=O） 二、醌类化合物的IR

37. 1) 醌环质子 位移幅度加大 三、醌类化合物的1H-NMR

38. 当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变 2) 芳环质子

39. 3) 活泼质子

40. 四、醌类化合物的13C-NMR

41. 分子离子峰 (M+)通常为基峰 • 失去1~2分子CO • 特征碎片峰 • p-苯醌：82、80、54、52 • 1,4-萘醌：104、76、50 • 9,10-蒽醌：180、152、90、76 五、醌类化合物的MS

42. 1、甲基化反应 • 保护-OH、测定-OH数目及成苷的位置 • 甲基化易难：酸性越强，质子易解离，甲基化易 • -COOH > β-OH > Ar-OH > α-OH > R-OH • 试剂的活性 • CH3I > (CH3)2SO4 > CH2N2 • 溶剂 • 溶剂的极性强，甲基化能力增强 六、醌类化合物衍生物的制备

43. 例：曲菌素的甲基化反应

44. 反应活性：亲核性越强，越容易被酰化 • R-OH > β-OH > α-OH • 酰化试剂的活性 • 乙酰氯 > 醋酐 > 酯 > 冰醋酸 • 催化剂的催化能力 • 吡啶 > 浓硫酸 2、乙酰化反应

45. 例

46. 第5节 醌类化合物的生物活性

47. 泻下作用 • 活性规律 • 苷>苷元 • 二蒽酮>蒽酚>蒽酮 (含COOH>含OH>OH取代的) • 大黄中主要泻下成分为：二蒽酮类成分 • 抗菌作用：苷元活性>苷 • 大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用 • 抗肿瘤作用 • 大黄酸、大黄素等抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌 • 其它作用 • 对cAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用

48. 虎杖 大黄 芦荟 番泻叶 富含蒽醌的药用植物