醌类化合物的提取分离及结构测定

四、醌类化合物的提取和分离
OH O
OMe OMe
CH 3
萱草根乙醇提取浓缩液 乙醚 残渣(蒽苷类) 乙醚液(游离蒽醌苷元) 5% NaHCO 3 萃取 水溶液 5%Na2CO3 萃取 水溶液 酸化 乙醚液 1% NaOH 萃取 HCl 酸化
O
OH
A
OMe OH
CH 3
O
乙醚层
橙红色沉淀 EtOH-Py 重结晶 浅黄色沉淀沉淀 （大黄酸） NaOH 液 酸 化 金黄色结晶
曲菌素的乙酰化反应
乙酰化-硼酸保护
HO O OH B
OH
O CH3
H3BO3+Ac2O OH
O CH3 OH
O AcO B O Ac2O O CH3 OAc H2O OAc
O
O
OH
CH3
OAc O
O
实例1:
HRMS：分子离子峰m/z 270.0495，分子式：
C15H10O5;
1H-NMR:
4.03 (3H, s) 7.13 (d, J=8.0 Hz) 7.18 (d, J=8.4 Hz) 7.67 (t, J=8.0 Hz)
实例
大黄药材粗粉 70％甲醇提取 提 取 液 LH-20 葡聚糖凝胶柱色谱
醌类化合物的结构测定
紫外光谱
红外光谱
1H-NMR
13C-NMR
MS 衍生物的制备
一、紫外光谱
醌类化合物由于存在较长的共轭体系，在紫外区域均 出现较强的紫外吸收；
苯醌
O
240 nm 强 285 nm 中强 400 nm 弱
AA'BB'
8.06 (m) O 7.73 (m) 7.73 (m) 8.06 (m)
6.95 (s) H H 6.95 (s)
O
300 MHz
90 MHz
300 MHz
7.58 (m) O b 7.60 (m) c 7.24 (m) OH O 11.83
a
6.92 (s) H H 6.92 (s)
7.41 (d) H3C
7.08 (d)
O
6.91 (s) H H 6.91 (s)
Ja,b=7.56 Hz Ja,c=1.19 Hz Jb,c=8.44 Hz
OH O 11.17
300 MHz
O
8.07 H H 7.67 AA'BB'
O 400 MHz 7.79 OH H 7.26 H O OH 12.81
醌环上取代基的影响：羟基、烃基取代； 苯环上取代基的影响：8-OH, OMe, OAc;
119.3 131.7 O 126.2 184.6 136.6 138.6 114.8 OH O 161.8 190.0 124.2 138.4 136.4 139.3 118.9 183.9 131.5 O
160.3 118.3
O -CO
m/z 180
m/z 152
O
+.
-CO
+.
-CO
+.
m/z 52
O
O
六、衍生物制备
1、甲基化反应
目的——保护-OH、测定-OH数目及成苷的位置。
反应条件： (1)反应物甲基化易难： -COOH > -OH > (2)试剂的活性 CH3I > (CH3)2SO4 > CH2N2
Ar-OH
>
-OH
>
R-OH
(3)溶剂——溶剂的极性强，甲基化能力增强
表：甲基化试剂与反应功能基的关系 甲基化试剂的组成 CH 2N 2 O /Et 2 CH 2 2 O＋MeOH N /Et 2 反应功能基团 -COOH、β-酚OH、-CHO -COOH、β-酚OH、两个α-酚 OH之一、-CHO
(CH ) SO2＋K CO ＋丙酮 β-酚OH、α-酚OH 32 4 3 CH I＋Ag O 3 2 -COOH、所有的酚OH、醇OH、 CHO
（二）蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元的分离 根据其极性差别较大，在有机溶剂中的溶 解度不同进行分离。 ◆苷元—极性小，难溶于水，易溶于乙醚、氯 仿等有机溶剂。 ◆苷—极性大，溶于水，难溶于乙醚、氯仿等 有机溶剂。 注意点：一般羟基及羧基蒽醌类衍生物及其 相应的苷类在植物体内常以盐的形式存在， 为充分提取出蒽醌类衍生物，提取时应先将 其酸化成游离状态，再提取。
HO
7.46 (d, J=2.5 Hz) C +3 ppm
O
O
O 7.37 (s)
O
HO HO HO HO O
O
5.26 (d, J=7.0 Hz)
O
C +8 ppm
OH 4.45 (d, J =7.0 Hz)
节
某化合物，橙黄色针状结晶(石油醚/乙酸乙酯), mp 197~198 ℃。 UV在222, 269, 289, 433 nm 处有最大吸收；IR显示3438 cm1, 1630 cm- 1特征吸收峰。ESI-MS 显示m/z: 285 [M+H]+。
取代基质子
• • • •
甲氧基：3.8~4.2, s, 3H; 芳香甲基： 2.1~2.5, s, 3H；-CH3: 2.7~2.8; 羟甲基(-CH2OH)：4.4~4.7 (-CH2)；4.0~6.0 (-OH); 乙氧甲基(-CH2-O-CH2-CH3)：4.4~5.0, s (-CH2-)；
吡啶
>
浓硫酸
乙酰化试剂和反应条件及作用位置
试剂组成 冰乙酸（加少 量乙酰氯） 乙酐 乙酐＋硼酸 乙酐＋浓硫酸 乙酐＋吡啶
反应条件 冷置 ┌ 短时间 加热┤ └ 长时间 冷置 室温放置过夜 室温放置过夜
作用位置 醇OH 醇OH、β-酚OH 醇OH、β-酚OH、两个α-酚OH之一 醇OH、β-酚OH 醇OH、β-酚OH、α-酚OH 醇OH、α及β酚OH、烯醇式OH
第Ⅳ峰：305~389 nm, 由苯样结构引起，与苯环上供电基取代有关。 -位-CH3, -OCH3, -OH 取代，峰位红移，强度降低。-位-CH3,
-OCH3, -OH取代，强度增加。
第Ⅴ峰：> 400 nm，由醌样结构中的羰基引起，与-酚OH 有关， 酚OH 越多，红移越多。
二、红外光谱
8.30 O
300 MHz
OH
O
11.98 OH H 7.26 c Ja,b=7.51 Hz Ja,c=1.15 Hz H 7.64 b Jb,c=8.48 Hz
O
H
wenku.baidu.com
7.79 a
300 MHz
O
OH H 7.28 c H 7.66 b
OH O 12.01
H
7.82 a
Ja,b=7.51 Hz Ja,c=1.15 Hz Jb,c=8.48 Hz
甲基化反应
OH O OH
HO OCH3
CH3 O
OH
OCH3
H3CO OH O
CH2OH CH2N2 / Et2O OH O OH OH HO CH2OH
H3CO OH CH2N2 / Et2O+MeOH O
CH2OH
OH
O CH3I+Ag2O
OCH3O
OCH3 OCH3
(CH3)2SO4 K2CO3 CH3COCH3
（三）蒽醌苷类的分离 常用色谱法。 这类成分水溶性强，分离及精制工 作都较为困难，色谱前用铅盐法或溶剂 法处理，除去大部分杂质，得较纯总苷 后，再进一步用色谱反复分离。
预处理 ＊溶剂法是用极性较大的有机溶剂如正 丁醇等，从除去游离蒽醌衍生物的水溶液 中，将蒽醌苷萃取出来，再作进一步分离。 ＊铅盐法
羰基
1678-1653 cm-1 1637-1621 cm-1
OH
O
O
O O
1675-1647 cm-1
1645-1608cm-1
OH
O
O
OH
O
OH
O
OH
羰基
1626-1616 cm-1
OH
O
OH
O
1678-1661 cm-1
1616-1592 cm-1
1592-1572 cm-1
OH
O
OH
OH
O
3.6~3.8, q (-CH2-)；1.3~1.4, t (-CH3);
-酚OH位于较低场， 12.25；两个-OH与同一个羰基 成氢键时， 11.6~12.1； -酚OH在较高场，邻位无取代时， 11.1~11.4; 邻位 有取代时， <10.9;
四、13C NMR
1,4-萘醌类化合物
（一）有机溶剂提取法 1、醇提取法：多以乙醇或甲醇为溶剂可将游离蒽醌 及苷提取出来。 2、亲脂性有机溶剂提取法：天然苯醌和萘醌多呈游 离状态极性较小，多用氯仿、苯等亲脂性有机溶剂 提取 （二）碱提酸沉法 1、用于提取带游离酚羟基、羧基显酸性的醌类化合 物。 2、利用酚羟基、羧基与碱成盐溶于碱水中，酸化后 沉淀析出。 （三）水蒸气蒸馏法 适用于分子量小具有挥发性的苯醌及萘醌类化合物 （四）其它方法 超临界流体萃取法、超声波提取法等，既提高 了提出率，又避免醌类成分的分解。
萘醌
O 257 nm
O 245 nm 251 nm 335 nm
O
蒽醌
O
O
O
苯样结构： 第Ⅱ峰 252 nm 第Ⅳ峰 325 nm
O
醌样结构： 第Ⅲ峰 272 nm 第Ⅴ峰 405 nm
羟基蒽醌
羟基蒽醌有五个主要吸收带:
第Ⅰ峰：230 nm左右，与-OH有关，对推断母核上酚羟基的数目很有 意义，一般来说，酚-OH越多，红移越多。 第Ⅱ峰：240~260 nm, 由苯样结构引起。 第Ⅲ峰：262~295 nm, 由醌样结构引起，与-酚OH有关。
（一）游离羟基蒽醌的分离 1、羟基蒽醌的酸性差别很大时，采用PH梯 度萃取法。 由于蒽醌羟基位置、数目及羧基的有无， 其酸度大小是有区别的，可分别溶于不同碱 性的水液，故可采用梯度PH萃取法。此法为 分离游离蒽醌衍生物的经典方法，也为常用 方法。
5%NaHCO3液 → 含-COOH及两个以上β-酚OH 5%Na2CO3液 → 含一个β-酚OH蒽醌类 1%NaOH液 → 含两个a-酚OH蒽醌类 5% NaOH液 → 含一个a-酚OH蒽醌类
OCH3O
OCH3 OCH3
H3CO OCH3O
CH2OH
H3CO
OCH3O
CH2OCH3
2、乙酰化反应
(1)反应物的活性： R-OH >
-OH
>
-OH 弱
强
(2)酰化试剂的活性 乙酰氯 CH3COCl > 醋酐 (CH3CO)2O
>
酯 CH3COOR
>
冰醋酸
CH3COOH
(3)催化剂的催化能力
7.84 (d,J=8.0 Hz)
7.89 (d, J=8.4 Hz)
7.84 (d,J=8.0 Hz)
O
OH 4.03 (3H, s) OCH3 7.18 (d, J=8.4 Hz)
7.67 (t, J=8.0 Hz)
7.13 (d, J=8.0 Hz) OH O
7.89 (d, J=8.4 Hz)
1H-NMR
(CDCl3):δ2.44 (3H, s), 3.93 (3H, s), 6.67 (1H, s), 7.06 (1H, s), 7.61 (1H, s), 7.34 (1H, s), 12.09 (1H, s), 12.29 (1H, s);
1,5-二羟基-2-甲氧基-9,10-蒽醌
实例2:
FD-MS结合同位素分析确定分子式，UV，IR确定化合物类 型。1H-NMR基本确定结构，13C-NMR苷化位移确定连接位 置。
8.08 (d, J=8.5 Hz)
O
OH CH3
2.04 (3H, s) C -3 ppm
7.18 (dd, J=8.5, 2.5 Hz)
OMe O 184.3
O
135.4 185.1 119.4 133.8 O
9,10-蒽醌类化合物
132.9 126.6 134.3
O 187.9 113.8 O OH 161.3 123.7 136.3 118.8 O 132.6 182.1 121.6 O OMe 160.3 117.9 134.3 119.7 O 134.7
O
OH O
B
OH
黄色沉淀
CH 3 O
（决明蒽醌）
B
C
OH
乙醚液 浓缩
D
OH
O
COOH O
橙黄色结晶 （决明蒽醌甲醚）
乙醚液 （含β-谷甾醇）
(大黄酚)
D
C
A
2、羟基蒽醌的酸性差别不大时，采用色 谱方法，可得到彻底分离。 PH梯度萃取法对蒽衍生物进行初步 分离，对性质相似，酸性强弱相差不大 的羟基蒽醌类则不能很好分离，故初分 后再结合色谱法进一步分离。 多用硅胶为吸附剂，有时也用聚酰 胺，不宜用氧化铝，尤其是碱性氧化铝， 因为羟基蒽醌能与氧化铝形成牢固螯合 物，难以洗脱。
181.5
183.3
五、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
O
O
m/z 80
m/z 82
O
m/z 54
O
O -CO O m/z 208
OH
O
OH
OH
O
OH
三、1H-NMR
O
醌环质子
O
O 3.89 (s) OCH3 H 6.17(s)
O
H 6.72 (s)
H 6.95 (s)
O
O OH H 6.37(s) O O OCCH3 H 6.76(s)
O
O
O
O
2.13 (s) CH3 H 6.79(s)
O
O
CCH3
H 7.06(s)
O
O
芳环质子