天然 第八章 醌類

1第八章醌類化合物

重點：蒽醌的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，提取分離方法、大黃、丹參成分的結(jié)構(gòu)及鑒定方法。

難點：蒽醌酸性強弱的規(guī)律。

醌類化合物是分子中具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)的一類天然色素有機化合物。以蒽醌及其衍生物最為重要；是許多中藥的有效成分。存在廣泛，蓼科大黃、何首烏、虎杖。茜草科茜草、豆科決明子、番瀉葉、百合科蘆薈、唇形科丹參、紫草科的紫草等；醌類在一些低等植物也有存在。

醌類具有致瀉，抗菌，抗病毒，止血，擴冠等多方面的生理活性

。4大黃圖片5番瀉葉圖片6丹參圖片7紫草圖片8

生物活性

醌類化合物的生物活性是多方面的。

1.致瀉作用（番瀉葉中的番瀉苷類化合物）

2.抗菌作用（大黃中游離的羥基蒽醌類化合物）

3.止血作用（茜草中的茜草素類成分）

4.擴張冠狀動脈的作用，用于治療冠心病、心肌梗死等（丹參中丹參醌類）

5.其他作用（驅(qū)蟲、解痙、利尿、利膽、鎮(zhèn)咳、平喘等）9第一節(jié)醌類化合物的結(jié)構(gòu)與分類

一、苯醌類

苯醌類（benzoquinones）化合物分為鄰苯醌和對苯醌兩大類。鄰苯醌結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，故天然存在的苯醌化合物多數(shù)為對苯醌的衍生物。天然苯醌化合物多為黃色或橙色的結(jié)晶。

對苯醌鄰苯醌10二、萘醌類

萘醌類（naphthoquinones）化合物分為α（1，4）、β（1，2）及amphi（2，6）三種類型。但天然存在的大多為α-萘醌類衍生物，它們多為橙色或橙紅色結(jié)晶，少數(shù)呈紫色。

α-（1，4）萘醌β-（1，2）萘醌amphi-（2，6）萘醌11

三、菲醌類

天然菲醌（phenanthraquinone）分為鄰醌及對醌兩種類型。例如從中藥丹參根中分得到的多種菲醌衍生物

，均屬于鄰菲醌類和對菲醌類化合物。

鄰菲醌 對菲醌

舉例：丹參中丹參醌類化合物

如中藥丹參根中所含多種化合物都是菲醌的衍生物，包括鄰菲醌和對菲醌兩種。131,4,5,8位為α位2,3,6,7位為β位9,10位為meso位，又叫中位四、蒽醌類（重點掌握）按母核的結(jié)構(gòu)分為單蒽核及雙蒽核兩大類。（一）單蒽核類1．蒽醌及其苷類

天然蒽醌以9,10-蒽醌最為常見，由于整個分子形成一共軛體系，C9、C10又處于最高氧化水平，比較穩(wěn)定.14

天然存在的蒽醌類化合物在蒽醌母核上常有羥基、羥甲基、甲基、甲氧基和羧基取代。它們以游離形式或與糖結(jié)合成苷的形式存在于植物體內(nèi)。蒽醌苷大多為氧苷，但有的化合物為碳苷，如蘆薈苷。根據(jù)羥基在蒽醌母核上的分布情況，可將羥基蒽醌衍生物分為兩種類型。

15大黃酚（chrysophanol） R1=H

R2=CH3大黃素（emodin） R1=OH

R2=CH3大黃素甲醚（physcion） R1=OCH3 R2=CH3蘆薈大黃素（aloe-emodin） R1=H

R2=CH2OH大黃酸（rhein） R1=H

R2=COOH（1）大黃素型

羥基分布在兩側(cè)的苯環(huán)上，多數(shù)化合物呈黃色。例如大黃中的主要蒽醌成分多屬于這一類型。

（必須掌握下面五個結(jié)構(gòu)式）比較這幾個結(jié)構(gòu)式的極性大小。

16茜草素（alizarin）

R1=OH

R2=HR3=H羥基茜草素（purpurin）

R1=OH

R2=HR3=OH偽羥基茜草素（pseudopurpurin）R1=OH

R2=COOH

R3=OH（2）茜草素型

羥基分布在一側(cè)的苯環(huán)上，此類化合物顏色較深，多為橙黃色至橙紅色。例如茜草中的茜草素等化合物即屬此型。172．蒽酚或蒽酮衍生物

蒽醌在酸性環(huán)境中被還原，可生成蒽酚及其互變異構(gòu)體—蒽酮。

蒽醌 蒽酚 蒽酮

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蒽酚（或蒽酮）的羥基衍生物常以游離狀態(tài)或結(jié)合狀態(tài)與相應(yīng)的羥基蒽醌共存于植物中。蒽酚（或蒽酮）衍生物一般存在于新鮮植物中。新鮮大黃經(jīng)兩年以上貯存則檢識不到蒽酚。如果蒽酚衍生物的meso位羥基與糖縮合成苷，則性質(zhì)比較穩(wěn)定，只有經(jīng)過水解除去糖才能易于被氧化轉(zhuǎn)變成蒽醌衍生物。

柯椏素(chrysarobin)是大黃酚的還原產(chǎn)物，是劇烈的瀉藥，但少實用，一般作外用藥，對治療各種皮膚病有較好效果，但對皮膚刺激性太大，應(yīng)用時要小心。

蘆薈苷C-糖基衍生物:是蒽醌的碳苷，即糖作為側(cè)鏈通過C-C鍵直接與蒽環(huán)相連。例如蘆薈致瀉的主要有效成分蘆薈苷(barbaloin)即屬此類化合物。蘆薈簡介蘆薈的起源與發(fā)展

蘆薈（Aloe）,原產(chǎn)于非洲或地中海干燥地區(qū)，性寒味苦，入心、肝、脾徑，是一種集醫(yī)藥醫(yī)療、美容化妝、保健護膚、食用和觀賞功能為一體的經(jīng)濟作物,百合科蘆薈屬多年生常綠多肉質(zhì)草本植物。

蘆薈的藥理作用及應(yīng)用

目前，蘆薈的應(yīng)用主要集中在三個方面：化妝品、保健食品和藥品。在蘆薈產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，發(fā)展最快、最易被消費者接受的是蘆薈化妝品。一、殺菌作用二、潤濕美容作用三、抗衰老作用四、防曬作用五、健胃下泄作用六、免疫與再生作用七、防蟲、防腐作用八、防臭作用21（二）雙蒽核類1．二蒽酮類

二蒽酮類成分可以看成是兩分子蒽酮脫去一分子氫，通過碳碳鍵結(jié)合而成的化合物。其結(jié)合方式多為C10-C10′，也有其它位置連結(jié)。例如大黃及番瀉葉中致瀉的主要有效成分番瀉苷A、B、C、D等皆為二蒽酮衍生物。（認識這幾個番瀉苷的結(jié)構(gòu)式）

22番瀉苷A（sennosideA）的苷元A是2分子的大黃酸蒽酮通過C10-C10′相互結(jié)合成的二蒽酮類衍生物。其C10-C10′為反式連接。番瀉苷B是番瀉苷A的異構(gòu)體，水解為番瀉苷元B（sennidinB），其C10-C10′為順式連接。

番瀉苷A 番瀉苷B23番瀉苷C是1分子大黃酸蒽酮與1分子蘆薈大黃素蒽酮通過C10-C10′反式連接而形成的二蒽酮二葡萄糖苷。番瀉苷D為番瀉苷C的異構(gòu)體，其C10-C10′為順式連接。四者水解后均生成2分子葡萄糖。23

番瀉苷C 番瀉苷D

二蒽酮類化合物的C10-C10‘鍵與通常C-C鍵不同，易于斷裂，生成相應(yīng)的蒽酮類化合物。例如:大黃及番瀉葉中含有的番瀉苷A的致瀉作用是因其在腸內(nèi)變?yōu)榇簏S酸蒽酮所致。

番瀉苷A大黃酸蒽酮252．二蒽醌類

蒽醌類脫氫縮合或二蒽酮類氧化均可形成二蒽醌類。天然二蒽醌類化合物中的兩個蒽醌環(huán)都是相同而對稱的，由于空間位阻的相互排斥，故兩個蒽環(huán)呈反向排列，如：天精（skyrin）山扁豆雙醌（cassiamine）26

3．去氫二蒽酮類

中位二蒽酮再脫去1分子氫即進一步氧化，兩環(huán)之間以雙鍵相連者稱為去氫二蒽酮。此類化合物顏色多呈暗紫紅色。其羥基衍生物存在于自然界中，如金絲桃屬植物。

274．日照蒽酮類

去氫二蒽酮進一步氧化，α與α′位相連組成一新六元環(huán)，其多羥基衍生物也存在于金絲桃屬植物中。5．中位萘駢二蒽酮類

這一類化合物是天然蒽衍生物中具有最高氧化水平的結(jié)構(gòu)形式，也是天然產(chǎn)物中高度稠合的多元環(huán)系統(tǒng)之一（含8個環(huán)）。28如金絲桃素（hypericin）為萘駢二蒽酮衍生物，存在于金絲桃屬某些植物中，具有抑制中樞神經(jīng)及抗病毒的作用。

去氫二蒽酮日照蒽酮金絲桃素

第二節(jié)理化性質(zhì)與呈色反應(yīng)

一、物理性狀

天然產(chǎn)物醌類多為有色結(jié)晶體，一般為黃橙，棕紅。苯醌，萘醌常以游離態(tài)存在，蒽醌多以苷的形式存在。二、升華性及揮發(fā)性

游離的醌類化合物大多數(shù)具有升華性。小分子的苯醌，萘醌還具有揮發(fā)性。能隨水蒸汽蒸出。三、溶解性

游離醌類化合物易溶于甲醇、乙醇，丙酮、乙酸乙酯、乙醚，氯仿等有機溶劑中。微溶或難溶于水。蒽醌苷類易溶于甲醇，乙醇中，在熱水也可溶解。但在冷水中難溶。

四、酸堿性

醌類化合物由于在結(jié)構(gòu)中多具酚羥基，表現(xiàn)出一定酸性，易溶于堿水中，加酸酸化又可重新析出。酸性強弱規(guī)律：

（1）帶有羧基的醌類酸性較強，3-羥基苯醌也出現(xiàn)類似羧基的酸性?？扇茉谔妓釟溻c中。

苯醌和萘醌的醌核上的羥基酸性類似于羧基。

萘醌和蒽醌的苯環(huán)上的羥基酸性：β-羥基>α-羥基

β-羥基蒽醌的酸性較一般酚類要強，能溶于Na2CO3溶液中。尤其是熱溶液中。

α-羥基的酸性很弱(pKa11.5)，不但比苯酚的酸性弱，而且不及碳酸第二步解離的酸性(pKa210.3),因此不能溶解于碳酸氫鈉和碳酸鈉溶液中。

（3）羥基數(shù)目增多，酸性也增強。羥基蒽醌的酸性隨羥基數(shù)目的增加而增加，無論是α-位或β-位有羥基，其酸性都有一定程度的遞增。1,8-二羥基蒽醌因兩個羥基只能與同一個羰基形成氫鍵，酸性增加很多(pKa8.1),較碳酸的K2高出約百倍，所以大黃酚能溶于沸Na2CO3水溶液中。三、醌類化合物的理化性質(zhì)3,6-二羥基蒽醌(pKa6.1)的酸性和碳酸的K1屬同一數(shù)量級，所以1,3,6,8-四羥基蒽醌可溶于NaHCO3水溶液中，類似羧酸的性質(zhì)。但是，處于鄰位的二羥基蒽醌其酸性比只有一個羥基蒽醌的酸性還弱，這是由于相鄰酚羥基締合的影響。如茜草素(pKa18.2,pKa211.9).

三、醌類化合物的理化性質(zhì)

因此，游離蒽醌的酸性強弱順序為：含COOH

>含2個以上β-羥基>含1個β-羥基>含2個以上α-羥基>含1個α-羥基可溶于Na2HCO3可溶于Na2CO3可溶于1%NaOH可溶于5%NaOH

五、顏色反應(yīng)

1、菲格爾反應(yīng)（Feigl）：

醌類衍生物在堿性條件下加熱能迅速與醛類及鄰二硝基苯反應(yīng)，生成紫色化合物。醌類在反應(yīng)中只起傳遞電子作用，促進反應(yīng)迅速進行，故醌類成分含量越高，反應(yīng)速度也會越快。

2、無色亞甲藍反應(yīng)苯醌與萘醌專用顯色劑。顯蘭色斑點，用于色譜檢識。

3、堿液反應(yīng)（Borntrager）：

羥基醌類在堿性溶液中會引起顏色改變，羥基蒽醌類化合物遇堿液顯紅紫色的反應(yīng)稱為Borntrager′s反應(yīng)。反應(yīng)原理：電子傳遞過程。與共軛體系的酚羥基和羰基有關(guān)。

應(yīng)用：羥基蒽醌及具有游離酚羥基的蒽醌苷均可呈色，這種紅色物質(zhì)不溶于有機溶劑，加酸酸化后則顏色消失，若再加堿又顯紅色。相應(yīng)的蒽酚、蒽酮及二蒽酮只顯黃色，需經(jīng)氧化成蒽醌后方變?yōu)榧t色。

4、醋酸鎂反應(yīng)：

羥基蒽醌類化合物（必須具有α-羥基）能和0.5%醋酸鎂的醇溶液生成穩(wěn)的橙紅色、紫紅色或紫色絡(luò)合物。不同酚羥基，顯色不一樣。第三節(jié)醌類的提取與分離方法

一、醌類的提取

1、有機溶劑提取法：由于游離醌類化合物極性較小，故藥材多用氯仿、苯等有機溶劑進行提取，提取液進行濃縮，精制。苷類：甲醇、乙醇和水。

2、堿提酸沉法：帶有酚羥基。

3、水蒸氣蒸餾法：分子量較小的游離苯醌及萘醌化合物具有揮發(fā)性。

二、蒽醌類化合物的提取與分離

1、提取方法：

（1）乙醇為溶劑提取總蒽醌；

（2）用石油醚脫脂；

（3）游離狀態(tài)的蒽醌可用不同極性的溶劑順次梯度提取，并可得到初步分離。

2、分離方法

（1）蒽醌苷與游離蒽醌的分離：利用溶解度差異，將混合物在氯仿-水、乙醚-水或苯-水之間進行液液萃取，苷元溶在有機溶劑層，苷則留在水層。或?qū)⒖偺崛∥镏粱亓魈崛∑髦?，用氯仿或乙醚等有機溶劑回提苷元，苷留在殘渣中。

注意：羥基蒽醌類在植物體中通過酚羥基或羧基結(jié)合成金屬鹽類存在，必須加酸酸化后再用親脂性有機溶劑提取。

（2）游離蒽醌衍生物的分離：通常多采用梯度PH萃取法及色譜法。

a)PH萃取法:是分離游離蒽醌衍生物的經(jīng)典方法。根據(jù)羧基的有無及羥基數(shù)目和位置不同造成酸性大小不一的性質(zhì)，利用不同PH的堿水液，自有機溶劑中萃取酸性強弱不同的蒽醌衍生物。

b)色譜法:一般用硅膠、聚酰胺等為吸附劑，但一般需多次分離，才能收到較好的效果.

（3）蒽醌苷的分離:蒽苷水溶性較強，分離與精制均較困難，一般不易得到純品，多需配合應(yīng)用色譜方法進行分離。

a)溶劑法：用乙酸乙酯、正丁醇從水溶液中萃取。

b)色譜法：常用硅膠、葡聚糖凝膠和反相色譜。葡聚糖凝膠，如SephadexLH-20凝膠柱，曾將大黃中含有的蒽苷按分子量由大到小的順序分離出來。將大黃70%甲醇提取液加到凝膠柱上，并用70%甲醇洗脫，依次分離得到二蒽酮苷、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌單體糖苷。應(yīng)用聚酰胺色譜法及葡聚糖凝膠柱色譜法對蒽醌苷的分離均能取得良好的效果。如

第四節(jié)結(jié)構(gòu)測定一、紫外及可見吸收光譜蒽醌母核可劃分為a、b兩部分。a部分苯甲?；o出兩組吸收峰，b部分對醌結(jié)構(gòu)給出兩組吸收峰，此外，羥基蒽醌在230nm

有一強吸收。

第Ⅰ峰230nm

第Ⅱ峰240~260nm（由苯甲?；o出）

第Ⅲ峰262~295nm

（由對醌結(jié)構(gòu)給出）

第Ⅳ峰305~389nm（由苯甲?；o出）

第Ⅴ峰大于400nm（由對醌結(jié)構(gòu)給出）

二、紅外光譜

在1678～1653cm-1區(qū)間有羰基的伸縮振動，在3600～3150cm-1區(qū)間有羥基的伸縮振動，在1600～1480cm-1區(qū)間有苯核的骨架振動。

羥基頻率與結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.α-羥基因與相鄰的羰基締合，吸收頻率移至3150cm-1以下，多與不飽和C－H伸縮振動頻率相重疊.β-羥基振動頻率較α羥基高得多，在3600~3150cm-1之間，若只有一個，則大多在3300~3390cm-1間有一個峰。若有多個，則3600~3150cm-1之間可能有兩上或多個峰。

2.羰基的共振頻率與α羥基的數(shù)目

1、無α-酚羥基，1675cm-1.(正常峰)

2、α位有一個酚羥基，出現(xiàn)兩個羰基峰，一個正常峰，1675~1647cm-1，一個締合峰，1637~1621cm-1，差值24~38cm-1。

3、兩個α-酚羥基:

a)1，8-二羥基，兩個羰基峰，一個正常峰，1678~1661cm-1，一個締合峰，1626~1616cm-1，差值40~57cm-1。

b)1，4或1，5-二羥基只有一個締合峰，1645~1608cm-14、3個或4個α-酚羥基:

a)1，4，5-三羥基:只有一個締合峰，1616~1529cm-1

b)1，4，5，8-四羥基:只有一個締合峰，1592~1572cm-1

羰基的共振頻率與α羥基的數(shù)目有關(guān)三、1H-NMR譜（一）醌環(huán)上的質(zhì)子我愛北京天安門位移順序在1,4-萘醌中為：（二）芳環(huán)質(zhì)子有取代基時，峰的位置和峰數(shù)都會改變。我愛北京天安門四、13C-NMR

譜（一）1,4-萘醌NMR我愛北京天安門（二）9,10-蒽醌第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究實例

一、大黃

蓼科掌葉大黃、唐古特大黃或藥用大黃的干燥根及根莖。另有炮制品酒大黃、熟大黃和大黃炭。大黃具有瀉熱通腸、涼血解毒、逐瘀通經(jīng)、利膽退黃之功效。大黃屬全世界約有60種，我國45種?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)明確的至少136種以上。（一）化學(xué)成分

主成分蒽醌類化合物，總含量2%~5%。游離的占10%~20%。大多數(shù)羥基蒽醌類化合物是以苷類存在。

1、游離蒽醌類:大黃酸、大黃素、大黃酚、大黃素甲醚、蘆薈大黃素等。2、結(jié)合蒽醌類:有大黃酸-8-葡萄糖苷、大黃素葡萄糖苷、大黃酚-8-葡萄糖苷、大黃素甲醚葡萄糖苷、蘆薈大黃素8-葡萄糖苷。雙糖苷有：大黃酸、大黃酚、蘆薈大黃素雙葡萄糖苷及大黃素甲醚-8-O-龍膽糖苷。4種碳苷：大黃苷A、B、C、D。

3.二蒽酮類

番瀉苷A、B、C、D、E、F。（二）主要成分提取分離

1、游離蒽醌與結(jié)合蒽醌的分離大黃粗粉醇浸膏乙醚層(游離蒽醌)正丁醇層(結(jié)合蒽醌)稀醇提取,減壓回收加適量水,分別用乙醚,正丁醇提取2、游離蒽醌的分離二、丹參

唇形科植物丹參的根及根莖。能祛瘀止痛，活血通經(jīng)，清心除煩。

（一）主要成分的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、菲醌類：為脂溶性成分,有丹參醌Ⅰ、丹參醌Ⅱ、丹參醌ⅡA

、丹參醌ⅡＢ、羥基丹參醌、隱丹參醌、次甲基丹參醌、二氫丹參醌、丹參新醌甲、乙、丙等。這些化合物均具有抗菌活性。丹參醌ⅡＡ二氫丹參醌

丹參醌Ⅰ隱丹參醌2、酚、酸類：丹參的水溶性有效成分。丹參素改善心功能，舒張冠脈平滑肌。結(jié)構(gòu)鑒定舉例

從具有清熱利濕、消腫止痛作用的黃花（又名金針菜）中分得多種蒽醌，其中一化合物（黃花蒽醌）的理化數(shù)據(jù)和波譜數(shù)據(jù)如下：黃花蒽醌：黃色結(jié)晶，mp243~244C。

EIMS給出分子離子峰為m/z300,示分子式為C16H12O6。在5％NaOH水溶液中呈深紅色不溶于水，溶于5％Na2CO3水溶液，呈橙紅色與乙酸鎂甲醇液反應(yīng)呈橙紅色對該化合物進行全乙?；?其產(chǎn)物的氫譜示有三個乙?；盘?δ2.10,2.36,2.43(each3H,s)。且原有的δ4.55(2H,s)信號明顯向低場移至δ