天然 第八章 醌類

1第八章醌類化合物

重點(diǎn)：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(diǎn)：蒽醌酸性強(qiáng)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(jī)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(kuò)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(kuò)張冠狀動(dòng)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(chóng)、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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)菲醌類化合物。

鄰菲醌 對(duì)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(duì)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(diǎn)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(jiàn)，由于整個(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)式）比較這幾個(gè)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

18

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(shí)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(guò)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(shí)用，一般作外用藥，對(duì)治療各種皮膚病有較好效果，但對(duì)皮膚刺激性太大，應(yīng)用時(shí)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(guò)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(jiǎn)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(hù)膚、食用和觀賞功能為一體的經(jīng)濟(jì)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(gè)方面：化妝品、保健食品和藥品。在蘆薈產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，發(fā)展最快、最易被消費(fèi)者接受的是蘆薈化妝品。一、殺菌作用二、潤(rùn)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(chóng)、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(guò)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(rèn)識(shí)這幾個(gè)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(guò)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(guò)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(gè)蒽醌環(huán)都是相同而對(duì)稱的，由于空間位阻的相互排斥，故兩個(gè)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(jìn)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(jìn)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(gè)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(jī)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(qiáng)弱規(guī)律：

（1）帶有羧基的醌類酸性較強(qiáng)，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(qiáng)，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(qiáng)。羥基蒽醌的酸性隨羥基數(shù)目的增加而增加，無(wú)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(gè)羥基只能與同一個(gè)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(jí)，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(gè)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(qiáng)弱順序?yàn)椋汉珻OOH

>含2個(gè)以上β-羥基>含1個(gè)β-羥基>含2個(gè)以上α-羥基>含1個(gè)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(jìn)反應(yīng)迅速進(jìn)行，故醌類成分含量越高，反應(yīng)速度也會(huì)越快。

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

3、堿液反應(yīng)（Borntrager）：

羥基醌類在堿性溶液中會(huì)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(guò)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(jī)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(jī)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(jī)溶劑進(jìn)行提取，提取液進(jìn)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(jìn)行液液萃取，苷元溶在有機(jī)溶劑層，苷則留在水層?；?qū)⒖偺崛∥镏粱亓魈崛∑髦?，用氯仿或乙醚等有機(jī)溶劑回提苷元，苷留在殘?jiān)小?/p>

注意：羥基蒽醌類在植物體中通過(guò)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(jī)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(wú)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(jī)溶劑中萃取酸性強(qiáng)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(qiáng)，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(jìn)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(lái)。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(duì)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(cè)定一、紫外及可見(jiàn)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(duì)醌結(jié)構(gòu)給出兩組吸收峰，此外，羥基蒽醌在230nm

有一強(qiáng)吸收。

第Ⅰ峰230nm

第Ⅱ峰240~260nm（由苯甲?；o出）

第Ⅲ峰262~295nm

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

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(dòng)頻率相重疊.β-羥基振動(dòng)頻率較α羥基高得多，在3600~3150cm-1之間，若只有一個(gè)，則大多在3300~3390cm-1間有一個(gè)峰。若有多個(gè)，則3600~3150cm-1之間可能有兩上或多個(gè)峰。

2.羰基的共振頻率與α羥基的數(shù)目

1、無(wú)α-酚羥基，1675cm-1.(正常峰)

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

3、兩個(gè)α-酚羥基:

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

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

a)1，4，5-三羥基:只有一個(gè)締合峰，1616~1529cm-1

b)1，4，5，8-四羥基:只有一個(gè)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(ài)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(shí)，峰的位置和峰數(shù)都會(huì)改變。我愛(ài)北京天安門四、13C-NMR

譜（一）1,4-萘醌NMR我愛(ài)北京天安門（二）9,10-蒽醌第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究實(shí)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(guó)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(duì)該化合物進(jìn)行全乙?；?其產(chǎn)物的氫譜示有三個(gè)乙酰基信號(hào):δ2.10,2.36,2.43(each3H,s)。且原有的δ4.55(2H,s)信號(hào)明顯向低場(chǎng)移至δ