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当前位置:首页 > 医学/心理学 > 药学 > 长春中医大《中药化学》课件04醌类化合物
◇概述◇结构与分类◇主要理化性质◇鉴别及检识方法◇提取与分离方法◇蒽醌类化合物的结构测定醌类化合物生物活性◇实例:紫草、大黄、丹参学习内容学习目标掌握结构类型(一、二级分类)理化性质提取分离方法(结合实例)熟悉典型化合物蒽醌的波谱特征了解醌类化合物生物活性»分布:高等植物中大约有50多个科100余属的植物中含有醌类,集中分布于蓼科、茜草科、豆科、鼠李科、百合科、紫葳科等植物中。»代表性中药:»大黄、虎杖、何首乌、决明子、丹参、番泻叶、芦荟、紫草中的有效成分都是醌类化合物。»存在部位:存在于植物的根、皮、叶及心材中,»也有存在于茎、种子和果实中大黄紫草何首乌丹参番泻叶决明子通过观察药材推测醌类化合物物理性质?扩张冠状动脉的作用,用于治疗冠心病、心肌梗死等TanshinoneIIA活血化瘀,理气止痛。用于胸中憋闷,心绞痛紫草萘醌总色素Shikonin止血、抗炎、抗菌及抗病毒作用大黄中游离的羟基蒽醌类化合物抗菌作用RheinEmodin致泻作用番泻叶中的番泻苷类化合物OOglcOHCOOHOOglcOHCOOHHH一级分类:醌类(具有醌式结构:不饱和环二酮)二级分类:苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型苯醌类(benzoquinones)邻苯醌和对苯醌对苯醌邻苯醌2,6-二甲氧基苯醌信筒子醌辅酶Q10白花酸藤果和木桂花果实中具有解热、镇痛、驱绦虫作用中药凤眼草果实中具有抗菌作用高血压及心脏病等疾病的辅助治疗OO1234567891010987654321OO10987654321OOα-(1,4)萘醌β-(l,2)萘醌amphi-(2,6)萘醌橙色或橙红色结晶少数呈紫色OHOHOOOOHHOHOHOOHHalkanninshikonin»天然菲醌(Phenanthraquinone)»»邻菲醌及对菲醌邻菲醌对菲醌OOOO1,4,5,8位为α位2,3,6,7位为β位9,10位为meso位,又叫中位OO8a9a10a4a87651234O蒽醌类(enthraquinones重点掌握)按母核的结构分为单蒽核及双蒽核单蒽核类天然蒽醌以9,10-蒽醌形式存在整个分子形成一共轭体系C9、C10又处于最高氧化水平,比较稳定蒽醌单蒽核双蒽核大黄素型茜草素型OHR1R2OHOOOHRRROO312OO8a9a10a4a87651234OOOglcOHCOOHOOglcOHCOOHHH比较大黄素型和茜草素型结构特征二蒽醌二蒽酮OOCH3OHOHOHOOOHOHOHCH3学习要求:1.默写单蒽核结构骨架2.编号3.代表性化合物大黄酚(chrysophanol)R1=HR2=CH3大黄素(emodin)R1=OHR2=CH3大黄素甲醚(physcion)R1=OCH3R2=CH3芦荟大黄素(aloe-emodin)R1=HR2=CH2OH大黄酸(rhein)R1=HR2=COOHOHR1R2OHOO大黄素型(掌握)羟基分布在两侧的苯环上,多数化合物呈黄色要求默写下列5种化合物结构式茜草素(alizarin)R1=OHR2=HR3=H羟基茜草素(purpurin)R1=OHR2=HR3=OH伪羟基茜草素(pseudopurpurin)R1=OHR2=COOHR3=OHOHRRROO312茜草素型羟基分布在一侧的苯环上化合物颜色较深多为橙黄色至橙红色蒽醌氧化还原产物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—蒽酮蒽酚(或蒽酮)的羟基衍生物常以游离状态或结合状态与相应的羟基蒽醌共存于植物中。蒽酚(或蒽酮)衍生物一般存在于新鲜植物中新鲜大黄经两年以上贮存则检识不到蒽酚。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能易于被氧化转变成蒽醌衍生物。双蒽核类二蒽酮类二蒽酮类成分可以看成是2分子蒽酮脱去一分子氢,通过碳-碳键结合而成的化合物。其结合方式多为C10-C10′,也有其它位置连结。大黄及番泻叶中致泻的主要有效成分番泻苷A、B、C、D等皆为二蒽酮衍生物。OOglcOHCH2OHOOglcOHCOOHHHOOglcOHCH2OHOOglcOHCOOHHHOOglcOHCOOHOOglcOHCOOHHHOOglcOHCOOHOOglcOHCOOHHH番泻苷B番泻苷C番泻苷D番泻苷A苷元A是2分子的大黄酸蒽酮通过C10-C10′相互结合成的二蒽酮类衍生物。其C10-C10′为反式连接番泻苷B是番泻苷A的异构体其C10-C10′为顺式连接是1分子大黄酸蒽酮与1分子芦荟大黄素蒽酮通过C10-C10′反式连接而形成的二蒽酮二葡萄糖苷番泻苷D是番泻苷C的异构体,其C10-C10′为顺式连接上述四种化合物水解均后生成2分子葡萄糖要求:认识这几个番泻苷的结构式OOHOHCOOH22glc+二蒽酮类化合物的C10-C10’键与通常C-C键不同,易于断裂,生成相应的蒽酮类化物OOglcOHCOOHOOglcOHCOOHHH大黄酸蒽酮提示:化学成分研究应重视对其体内代谢产物研究这是寻找药效物质基础的重要途径大黄及番泻叶中含有的番泻苷A的致泻作用是因其在肠内变为大黄酸蒽酮所致二蒽醌类蒽醌类脱氢缩合或二蒽酮类氧化形成二蒽醌类。天然二蒽醌类化合物中的两个蒽醌环都是相同而对称的,由于空间位阻的相互排斥,故两个蒽环呈反向排列OOCH3OHOHOHOOOHOHOHCH3OOCH3OHOHOOHOOHCH3天精(skyrin)山扁豆双醌(cassiamine)中位二蒽酮再脱去1分子氢即进一步氧化两环之间以双键相连者称为去氢二蒽酮此类化合物颜色多呈暗紫红色。其羟基衍生物存在于自然界中,如金丝桃属植物。OO去氢二蒽酮去氢二蒽酮进一步氧化α与α′位相连组成一新六元环,其多羟基衍生物也存在于金丝桃属植物中OO日照蒽酮»稠合的多元环系统之一(含8个环)»金丝桃素(hypericin)为萘骈二蒽酮衍生物存在于金丝桃属某些植物中»具有抑制中枢神经及抗病毒的作用OOOHOHCH3CH3OHOHOHOH金丝桃素中位萘骈二蒽酮类这一类化合物是天然蒽衍生物中具有最高氧化水平的结构形式金丝桃素金丝桃素在贯叶连翘全草中的含量为万分之几;中国陕西地区贯叶连翘中金丝桃素类的混合成分含量略高于欧、美同种植物;贯叶连翘花中金丝桃素的含量最高,而茎中含量最少;抗抑郁:贯叶连翘提取物在欧洲(尤其是德国)长期被用作抗抑郁药物,其机制及有效成分的研究仍在探索中。抗病毒:离体和活体实验表明,金丝桃素可抑制人体免疫缺陷病毒(HIV)及其它一些反转录病毒。醌类化合物的结构类型小结◆掌握苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌类化合物基本类型及分类◆每一种类型当中代表性的中药具有重要生理活性的化合物物理性质(physicalproperties)性状多为有色晶体(醌类色素)苯醌、萘醌、菲醌多以游离状态存在多为完好结晶蒽醌游离形式—多为完好结晶结合成苷---难得到完好结晶呈粉末状物随着酚-OH等助色团引入越多,颜色越深。升华性游离醌类多具有升华性常压下加热可升华而不分解,升华温度随酸性增强而升高挥发性小分子苯醌及萘醌具有挥发性可随水蒸气蒸馏可采用水蒸气蒸馏的成分()()()光稳定性提示具有光不稳定的化学对照品应密封避光保存溶剂游离醌(苷元)结合醌(苷)氯仿+--乙醚+--醋酸乙酯+--乙醇++甲醇++++热水--+冷水--+--溶解度比较溶解性总结规律?蒽醌β-位的-OH,由于上述电子转移,表现出较强的酸性。而α-OH,由于与C=O形成氢键,表现出较弱的酸性。化学性质(chemicalproperties)◆β-酚羟基蒽醌的酸性较一般酚类要强,能溶于Na2CO3溶液中,尤其是热溶液中。◆α-酚羟基的酸性很弱(pKa11.5),不但比苯酚的酸性弱,而且不及碳酸第二步解离的酸性(pKa10.3),因此不能溶解于碳酸氢钠和碳酸钠溶液中。酸性大小规律分析酚羟基位置对酸性影响◆羟基蒽醌的酸性随羟基数目的增加而增加,无论是α-位或β-位有羟基,其酸性都有一定程度的递增◆处于邻位的二羟基蒽醌其酸性比只有一个羟基蒽醌的酸性还弱,这是由于相邻酚羟基缔合的影响。如茜草素(pKa18.2,pKa211.9).OHRRROO312酚羟基数目对酸性影响以游离蒽醌为例,其酸性强弱顺序:含-COOH含二个以上β酚-OH含一个β酚-OH含两个α酚-OH含一个α-酚-OH由此可归纳出思考:请比较上述5种游离蒽醌的酸性如果分离上述游离酚羟基可采用什么方法?大黄酚R1=HR2=CH3大黄素R1=OHR2=CH3大黄素甲醚R1=OCH3R2=CH3芦荟大黄素R1=HR2=CH2OH大黄酸R1=HR2=COOHOHR1R2OHOO溶于5%NaHCO3溶于5%Na2CO3溶于1%NaOH溶于5%NaOH观看视频并思考下列问题●该视频中有几个鉴别反应?●鉴别反应的基本原理是什么?●视频中操作是否有操作不规范的问题?..颜色反应OH-OOOHOH-OOO-OO-OOOOHOH-OOO-O-OO羟基蒽醌(NaOH,Na2CO3,NH4OH)红~红紫色(与-OH的数目、位置有关)e转移e转移请解释现象:某同学在完成大黄提取试验后在用洗衣粉刷洗圆底烧瓶时,水液呈现红色,为什么?在用薄层色谱法检识大黄素时,可选择什么方法进行检视?药粉(0.1g)10%H2SO4,水浴加热10分钟趁热过滤酸水液Et2O萃取Et2O萃取液(黄色)水液加5%NaOH醚层(无色)碱水层(红色)如何快速鉴别药材中含有蒽醌类化合物?请解析工艺流程及原理醌类醛及邻二硝基苯OH-紫色化合物名称:Feiglreaction:反应试剂:醛类及邻二硝基苯反应条件:碱性条件下加热现象:紫色化合物在这个反应中醌类在反应前后并无变化,只起传递电子的作用紫色OOOHOH+2HCHO+2OH-+2COO-»¹Ô+OH-+OHOHNO2-NO2-NO2NO2OO名称:无色亚甲兰显色试验若出现兰色斑点可能含苯醌或萘醌不显色可能含蒽醌应用:该反应可鉴别(苯醌/萘醌)与蒽醌类化合物无色亚甲蓝配制:100mg亚甲蓝,加100ml乙醇溶解,加锌粉1g,振摇,备用。紫草提取液大黄提取液羟基蒽醌乙醇液点于滤纸上干燥喷0.5%醋酸镁甲醇液90℃5min显色见视频若母核只有a-OH或一个b-OH或两个OH不在同一环橙黄-橙色若一个a-OH,邻-OH兰、兰紫色间--OH橙红、红色对--OH紫红、紫色应用:在蒽醌类化合物结构鉴定时,可帮助判断OH的位置与活性次甲基试剂的反应(Kesting-Cravenreaction)结构基础:醌环尚未完全取代的苯醌或萘醌,反应试剂: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,生成兰绿或兰紫色。蒽醌类无此反应萘醌苯环上有羟基取代时,此反应受抑制反应结构基础:α-酚OH及邻二酚-OH反应试剂:pb++/Mg++反应结果:与离子形成络合物,呈一定颜色,可用于鉴别与金属离子形成沉淀,可用于分离或纯化溶剂提取法碱溶酸沉法水蒸气蒸馏法液-液萃取法PH梯度萃取法色谱法-硅胶葡聚糖凝胶反相硅胶◇有机溶剂提取法蒽醌在植物体内常以盐的形式存在,提取时应先酸化成游离态再提取。游离醌类极性小,用极性较小的有机溶剂提取;苷类极性较大,常用甲醇或乙醇提取、水等提取。课堂思考请将醌类化合物提取方法与香豆素提取方法加以比较根据不同点提出问题?◇碱提酸沉法提取具有羧基或酚OH的醌类化合物◇水蒸气蒸馏法适用于分子量小的具有挥发性的苯醌及萘醌类化合物香豆素与醌类均可以用碱提取酸沉淀法其提取原理是否相同分离1--蒽苷类和游离蒽醌混合物的分离蒽苷类和游离蒽醌在有机溶剂中溶解度不同。将含有蒽醌类成分的乙醇提取液,浓缩后,用与水不相混溶的有机溶剂反复萃取,游离蒽醌则转溶于有机溶剂中,蒽苷仍留于水溶液中。醇浓缩液CHCl3,ben.,Et2O萃取CHCl3,ben.,Et2O热提水层(苷)有机层(苷元)药渣(苷)有机层(苷元)梯度pH萃取法:是初步分离游离蒽醌的经典方法。色谱法:游离蒽醌多用吸附柱色谱加以分离,硅胶、聚酰胺(羟基蒽醌)为吸附剂慎选氧化铝,尤其碱性氧化铝PH梯度萃取法的通用分离法
本文标题:长春中医大《中药化学》课件04醌类化合物
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