天然药物化学 第四版
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天然药物化学 第四版. 第五章 醌类化合物 Terpenoids and Volatile oils. [ 基本内容 ] 醌类化合物的基本结构类型（如苯醌、萘 醌 、菲醌及蒽 醌）、结构及常见的取代基图式。 重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义 化学性质：酸性强弱与取代基位置的关系，以及重要的呈 色反应，如 Feigl 反应、 Bormtrager 反应、醋酸镁反应等。 醌类化合物的提取分离方法。 醌类衍生物的波谱特征及结构测定。. [ 基本要求 ] 掌握 醌类化合物结构，影响酸性大小的规律和鉴 别方法。 - PowerPoint PPT Presentation
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天然药物化学
第四版
第五章 醌类化合物Terpenoids and Volatile oils
O
O
2
[ 基本内容 ]
醌类化合物的基本结构类型（如苯醌、萘醌、菲醌及蒽
醌）、结构及常见的取代基图式。重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义化学性质：酸性强弱与取代基位置的关系，以及重要的呈
色反应，如 Feigl 反应、 Bormtrager 反应、醋酸镁反应等。醌类化合物的提取分离方法。醌类衍生物的波谱特征及结构测定。
3
[ 基本要求 ]
掌握醌类化合物结构，影响酸性大小的规律和鉴
别方法。
熟悉 pH梯度萃取的原理和方法。
了解蒽醌类化合物谱学特征。
4
本 章 内 容本 章 内 容第一节 结构类型第一节 结构类型
第二节 理化性质第二节 理化性质
第三节 提取分离第三节 提取分离
第四节 结构鉴定第四节 结构鉴定
第五节 生物活性第五节 生物活性
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简介简介
• 醌类化合物：是存在于自然界中一类分子内具有不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变成这样结构的化合物总称。
• 分类：按芳环的数目、骈合情况，分四类。 即：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。
第一节 结构类型（ Types of Structure)
O
O
6
一、结构分类一、结构分类（一）苯醌类（ Benzoquinones ） 包括邻苯醌和对苯醌两类。
第一节 结构类型（ Types of Structure)
O
O
12
345
6
O
O1
23
45
6
7
（二）萘醌类（ Naphthoquinones ）
分为 -(1,4) ， -(1,2) 及 amphi-(2,6) 萘醌，天然以 -(1,4) 萘醌为主。
第一节 结构类型（ Types of Structure)
O
O
12
345
8
-(1,4)
O
O1
23
45
8
-(1, 2)
O
O
1
2
345
6
8
amphi-(2,6)
8
（二）萘醌类（ Naphthoquinones ）
第一节 结构类型（ Types of Structure)
O
O
胡桃醌
红根草邻醌
紫草素
O
O
OH
OH
CH3
CH3
OH
9
（三）菲醌类（Phenanthraquinones） 包括邻菲醌和对菲醌。
O
O
OH
CH
CH3
CH2OH
第一节 结构类型（ Types of Structure)
O
O
O
O
丹参醌 IIA
丹参新醌甲
O
O
O
10
（四）蒽醌类（ Anthraquinones ） 包括蒽醌衍生物及其不同程度的还原产物，依据其
还原程度的不同，将其分成蒽醌、蒽酚及二蒽酮类。
1 ， 4 ， 5 ， 8 位为 - 位2 ， 3 ， 6 ， 7 位为 - 位9 ， 10 位为 meso- 位
存在形式：游离或苷（ O- 苷， C- 苷）
第一节 结构类型（ Types of Structure)
O
O
12
34
4a10
10a5
6
7
88a
99a
11
1. 蒽醌衍生物 根据 -OH 在母核上分布的位置不同分两类： 大黄素型（ -OH 在羰基的两侧） 茜草素型（ -OH 在一侧苯环上）
O
O
OHOH
H3C OH
大黄素型 茜草素型
第一节 结构类型（ Types of Structure)
（四）蒽醌类（ Anthraquinones ）
O
O
OH
OH
12
2. 蒽酚（或蒽酮）衍生物
第一节 结构类型（ Types of Structure)
（四）蒽醌类
蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中
13
第一节 结构类型（ Types of Structure)
3. 二蒽酮类衍生物
（四）蒽醌类
14
第一节 结构类型（ Types of Structure)
番泻苷 A
金丝桃素
OH OH
CH3
O
OHOOH
CH3HO
HO
OGlc OH
COOH
O
COOH
OO-Glc OH
H H
15
本 章 内 容本 章 内 容第一节 结构类型第一节 结构类型
第二节 理化性质第二节 理化性质
第三节 提取分离第三节 提取分离
第四节 结构鉴定第四节 结构鉴定
第五节 生物活性第五节 生物活性
16
一、性状、色泽一、性状、色泽 多为黄、橙、红色结晶等。苯醌和萘醌多以游 离态存在，蒽醌一般结合成苷。二、升华性二、升华性 游离醌类一般具有升华性。小分子苯醌和萘醌类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏。三、溶解性三、溶解性 苷元一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等，不溶于水。苷类溶于甲醇、乙醇及热水 .
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
17
四、酸性四、酸性 酸性来源：羧基和酚羟基
O
O
OH
酸性顺序：COOH > 醌环上 -OH > -OH > 酚 -OH > -OHOH 多者酸性强
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
O
O
HO
O
O
O
H
18
练习：比较下列化合物的酸性O
O
O
O
O
O
OH
OH
OH
OH
OH OH
A BC
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
？
答案：由强到弱：
E ＞ G ＞ B ＞ D ＞ C ＞ A ＞ F
O
O
O
O
O
O
OH
OH
COOH
OH
OHD
E F
OH
O
OG
19
五、显色反应五、显色反应 1. Feigl 反应 :
醌类衍生物在碱性条件下经加热与醛类及邻二硝基苯反应 , 生成紫色化合物 .
原理 :
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
20
五、显色反应五、显色反应 2. 无色亚甲蓝反应 :
适用于苯醌和萘醌 , 用于 PC, TLC 的喷雾剂 , 显蓝色斑点 .
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
21
3. 与活性次甲基试剂的反应 (Kesting-Craven 法 )
苯醌及萘醌类 : 醌环上有未被取代的位置 ,可在氨碱性条件下与活性次甲基试剂 ( 乙酰醋酸酯、丙二酸酯等 ) 反应生成蓝绿或蓝紫色 .
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
五、显色反应五、显色反应
22
五、显色反应五、显色反应 4. Borntrager’s反应
• 羟基蒽醌类遇碱显红 -紫红色的反应 .
(NaOH,Na2CO3等 )
• 羟基醌类遇碱颜色加深 ,呈橙、红、紫红及兰色。
• 蒽酚、蒽酮、二蒽酮需氧化成羟基蒽醌后才显色。
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
23
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
O
O
OH O
O
O O
O
O- -
显红色
-OH
O
O
OH
O
O
O
O
O
O-
-
显红色
-OH
24
五、显色反应五、显色反应 5. 与金属离子的络合反应• 具有 -OH 或邻二酚 OH 的蒽醌：与 Pb2+、 M
g2+等金属离子形成络合物而呈色。
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
O
O
O
O
O
O
O
O
H
H
Mg
O
O
O
O O
OMg
25
与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色——鉴定
O
O
HO
OH
OH
OH 橙红 红~
兰 ~兰紫
紫红 ~紫
O
O
OH O
OHO
O
O
-OH-OH
橙黄~橙色
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
26
五、显色反应五、显色反应5. 对亚硝基二甲基苯胺反应• 羟基蒽酮类 (9 或 10 位未取代 )
OOH OH
CH3
NO
N(CH3)2
+Py
绿色
第二节 理化性质（ Physical and chemical Characters)
OOH OH
CH3
O-OH OH
CH3N
N(CH3)2N N+
CH3
CH3
27
本 章 内 容本 章 内 容第一节 结构类型第一节 结构类型
第二节 理化性质第二节 理化性质
第三节 提取分离第三节 提取分离
第四节 结构鉴定第四节 结构鉴定
第五节 生物活性第五节 生物活性
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一、提取法一、提取法 1. 溶剂提取法 游离醌类——氯仿、苯、乙醚等提取； 蒽醌及其苷——乙醇提取 2. 碱提取 - 酸沉淀法 提取羟基醌类或 COOH 化合物，溶于碱水中，加酸后析出。
3. 水蒸气蒸馏法 适用于分子量小的苯醌及萘醌化合物。
第三节 提取分离
29
一、分离法一、分离法 1. pH梯度萃取法 ----分离蒽醌 根据酸性大小，采用 pH不同的碱性水溶液进行萃取（碱性由小到大），再酸化得到沉淀。
-COOH——5%NaHCO3；
-OH——5%Na2CO3；
二个 -OH——1%NaOH； 一个 -OH——5%NaOH
第三节 提取分离
一般而言：
30
第三节 提取分离
例如：萱草提取物中主要含有下面 4种化合物，采用pH 梯度萃取法对其进行分离的流程如下：
O
O
OH OCH3
OCH3
CH3
O
O
OH OH
CH3
O
O
OH OCH3
OH
CH3
O
O
OH OH
COOH
A B
C D
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萱草根
乙醇浸膏乙醚
乙醚溶液 不溶物5%NaHCO3
NaHCO3液
H+ ，重结晶
（ D ）
乙醚液5%Na2CO3
Na2CO3液 乙醚液
（ C ）1%NaOH
NaOH液 乙醚液
（ B ） （ A ）重结晶
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2. 色谱法 硅胶 聚酰胺 葡聚糖凝胶 (Sephadex LH-20)
例如 :
用 Sephadex LH-20 分离大黄蒽醌 , 以 70% 甲醇提取液加样 , 并用 70% 甲醇洗脱 , 分段收集 , 依次得到二蒽酮苷 , 蒽醌二葡萄糖苷 , 蒽醌单糖苷 , 游离苷元 .
第三节 提取分离
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本 章 内 容本 章 内 容第一节 结构类型第一节 结构类型
第二节 理化性质第二节 理化性质
第三节 提取分离第三节 提取分离
第四节 结构鉴定第四节 结构鉴定
第五节 生物活性第五节 生物活性
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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 > -OH > Ar-OH > -OH > R-OH
( 酸性越强，质子易解离，甲基化易 )
(2) 试剂的活性： CH3I > (CH3)2SO4 > CH2N2
(3) 溶剂 溶剂的极性强，甲基化能力增强
第四节 结构鉴定
一、化学法一、化学法 ----衍生物的制备衍生物的制备
35
O
OOH
HO
OH OH
OH
OH
O
OOH
OH OH
OHMeO
OMe
O
O
OH
OMe
MeO
OMe
OMe
OMe
O
O
OMe
MeO
OMe
OMe
OMe
OMe
Me
O
OOH
HO OH
OH
OMe
MeO
CH2N2/Et2O CH2N2/Et2OMeOH
(CH3)2SO4 K2CO3Me2CO
CH3I+AgO
第四节 结构鉴定
例：曲菌素的甲基化反应
36
2. 乙酰化反应 (1) 反应物的活性（易与羰基形成氢键） 强 R-OH > -OH > -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
(3)催化剂的催化能力 吡啶 > 浓硫酸
第四节 结构鉴定
37
例：曲菌素的乙酰化反应
第四节 结构鉴定
O
OOH
HO
OH OH
OH
OH
O
OOH
OH OH
OAcHO
OH
O
O
OAc
OH
AcO
OH
OH
OAc
O
O
OAc
AcO
OAc
OAc
OAc
OAc
Ac
O
OOH
HO OH
OAc
OAc
AcO
少量乙酰氯
回流2'
回流20'
或醋酐+吡啶
HOAc
Ac2O+H2SO4Ac2O
Ac2O
38
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）
第四节 结构鉴定
二、谱学方法二、谱学方法
苯醌主要吸收峰有三个
~ 240 nm
~ 285 nm
~ 400 nm
（强峰）
（中强峰）
（弱峰）
39
（ 2 ）萘醌类的紫外吸收特征
第四节 结构鉴定
O
O
257 nm
（醌样结构引起）245 nm251 nm
335 nm
（苯样结构引起）
有四个主要吸收峰
40
（ 2 ）萘醌类的紫外吸收特征
引入助色团（如 -OH ， -OMe ）使相应吸收峰——红移红移
醌环上引入助色团——影响 257nm—— 红移红移
（不影响苯环引起的吸收）
苯环上引入 -OH—— 影响 335nm—— 红移红移到 427nm
第四节 结构鉴定
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（ 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
第四节 结构鉴定
42
（ 3 ）蒽醌类的紫外吸收特征
羟基蒽醌类有五个主要吸收带第 Ⅰ 峰—— 230 nm左右（比母核的强吸收峰）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
第四节 结构鉴定
43
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：VC=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 ）
第四节 结构鉴定
44
3. 醌类化合物的核磁共振光谱（ NMR ）1H-NMR
(1) 醌环上的质子
第四节 结构鉴定
O
O
H
H
O
O
HH
H H
R
6.72 (s) 6.95 (s)
供电取代基
向高场位移
45
第四节 结构鉴定
3. 醌类化合物的核磁共振光谱（ NMR ）1H-NMR
(1) 醌环上的质子
位移顺序(1,4-萘醌）
6.95
2-OMe
6.17
2-OH
6.37
2-OCOMe
6.76
2-Me
6.79
位移幅度加大
2-
H-3
H
46
3. 醌类化合物的核磁共振光谱（ NMR ）1H-NMR
(2) 芳环质子
当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变。
第四节 结构鉴定
O
O
H
H
H
H
O
O
H
H
H
H
8.06
7.73
8.07
6.67
处于>C=O负屏蔽区——在低场
47
3. 醌类化合物的核磁共振光谱（ NMR ）13C-NMR
（ 1 ） 1,4- 萘醌类
第四节 结构鉴定
O
O
O
O
OH126.2
131.7 184.6
136.6
136.6
126.2
131.7 184.6
138.6
138.6
161.8
124.2
136.4
118.9
131.5
114.8 190.0
138.4
139.3
183.9
+ +--
+ 35 ppm
- 12.4 ppm
- 16.9 ppm
48
3. 醌类化合物的核磁共振光谱（ NMR ）13C-NMR
（ 2 ） 9,10- 蒽醌类
第四节 结构鉴定
O
O
O
O
OH182.5 132.9
126.6
134.3
187.9 113.8
161.3
123.7
+ 34.7
- 19.1
- 10.6
49
4. 醌类化合物的质谱（ MS ）
主要特征如下：
（ 1 ）分子离子峰通常为基峰；
（ 2 ）失去 1~2 分子 CO；
（ 3 ）特征碎片峰： (m/z)
P- 苯醌—— 82 、 80 、 54 、 52
1,4- 萘醌—— 104 、 76 、 50
9,10- 蒽醌—— 180 、 152 、 90 、 76
第四节 结构鉴定
50
练习： 从茜草中分离得到一橙色针状结晶， NaOH 反应呈红色，醋酸镁反应呈橙色。光谱数据如下： UV max(MeOH) nm: 213, 277, 341, 424. IR max (KBr) cm-1: 3400, 1664, 1626, 1590, 1300. 1H-NMR (DMSO-d6): 13.32(1H,s), 8.06(1H, d, J=8Hz), 7.44(1H, d, J=3Hz), 7.21(1H, dd, J=8,3Hz), 7.20(1H, s), 2.10(3H, s). MS m/z (rel. int.): 270(M+,100), 242(M-CO). 全乙酰化物的 1H-NMR 示有三个乙酰基。请推导该化合物可能的结构并对氢信号加以归属。
第四节 结构鉴定
51
第四节 结构鉴定
答案：
O
O
OH
CH3
OHHO
13.32
2.10
7.137.44
7.21
8.06
52
本 章 内 容本 章 内 容第一节 结构类型第一节 结构类型
第二节 理化性质第二节 理化性质
第三节 提取分离第三节 提取分离
第四节 结构鉴定第四节 结构鉴定
第五节 生物活性第五节 生物活性
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第五节 生物活性
1. 泻下作用
如：大黄中主要泻下成分为——二蒽酮类成分
2. 抗菌作用
大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用
3. 其它作用
抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌有明显作用
对 cAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用
54
The End
