中药化学醌类化合物

1、第五章第五章 醌类化合物醌类化合物教学内容：教学内容： 5.1 概述概述 5.2 结构与分类结构与分类 5.3 理化性质理化性质 5.4 蒽醌类成分的提取分离、检识蒽醌类成分的提取分离、检识 重点重点：蒽醌的结构、分类、主要性质、提：蒽醌的结构、分类、主要性质、提 取分离。取分离。难点：难点：1. 羟基蒽醌类化合物的酸性羟基蒽醌类化合物的酸性2. 酸性强弱与结构的关系酸性强弱与结构的关系3. pH梯度萃取法分离游离蒽醌化合物梯度萃取法分离游离蒽醌化合物5.1 概述概述： 醌类化合物是一类在自然界分布广泛的化醌类化合物是一类在自然界分布广泛的化合物，它包括醌类及容易转变为具有醌类性质合物，它包括

2、醌类及容易转变为具有醌类性质的化合物。的化合物。 醌类化合物主要存在于高等植物的蓼科、醌类化合物主要存在于高等植物的蓼科、茜草科、鼠李科、百合科、豆科等科属以及低茜草科、鼠李科、百合科、豆科等科属以及低等植物地衣类和菌类的代谢产物中。是许多天等植物地衣类和菌类的代谢产物中。是许多天然药物如然药物如大黄大黄、何首乌、虎杖、决明子、何首乌、虎杖、决明子、芦荟芦荟、丹参丹参等药材的有效成分。等药材的有效成分。 醌类化合物具有多方面的生理活性，如致醌类化合物具有多方面的生理活性，如致泻、抗菌、利尿和止血等，还有一些醌类泻、抗菌、利尿和止血等，还有一些醌类化合物具有化合物具有抗癌抗癌、抗病毒、解痉平喘等

3、作、抗病毒、解痉平喘等作用，是一类很有前途的天然药物。用，是一类很有前途的天然药物。 从结构上讲，醌类化合物可分为苯醌、萘从结构上讲，醌类化合物可分为苯醌、萘醌、醌、菲醌菲醌和蒽醌等。其中蒽醌及其衍生物和蒽醌等。其中蒽醌及其衍生物种类较多，生理活性也较广泛。种类较多，生理活性也较广泛。醌类化合物是指分子内具有醌类化合物是指分子内具有不饱和环二酮不饱和环二酮（醌式）（醌式）结构或易转变为这样结构的化合物。结构或易转变为这样结构的化合物。OOOOOOOO苯醌萘醌蒽醌菲醌5.2 醌类化合物的结构与分类醌类化合物的结构与分类一、苯醌类（一、苯醌类（benzoquinones） 分为邻苯醌，对苯醌两类。

4、但邻苯醌不稳分为邻苯醌，对苯醌两类。但邻苯醌不稳定，故天然存在的主要为对苯醌的衍生物。多定，故天然存在的主要为对苯醌的衍生物。多为黄色或橙色结晶。为黄色或橙色结晶。 OOOOOOOCH3CH3O 一些带有较高级直链烃基侧链的对醌衍一些带有较高级直链烃基侧链的对醌衍生物有驱除肠内寄生虫的作用，如白花酸藤生物有驱除肠内寄生虫的作用，如白花酸藤果和木桂花果实的果和木桂花果实的驱绦虫驱绦虫有效成分证明是信有效成分证明是信筒子醌筒子醌 (embellin) .二、萘醌类二、萘醌类(naphthquinones) 自然界存在的多为自然界存在的多为a-萘醌衍生物，橙萘醌衍生物，橙色、橙红色、紫色（少）结晶。

5、紫草中含色、橙红色、紫色（少）结晶。紫草中含多种萘醌色素。多种萘醌色素。OOOO12345678OO 胡桃醌胡桃醌( juglone)存在于核桃未成熟的存在于核桃未成熟的果皮（青皮）中，有抗出血的活性，共存果皮（青皮）中，有抗出血的活性，共存的其几种还原衍生物，都有抗菌的生物活的其几种还原衍生物，都有抗菌的生物活性。性。 维生素维生素K是一类萘醌衍生物。例如维是一类萘醌衍生物。例如维生素生素K2和和K1。 维生素维生素K1和和K2的差别只在于侧链有所不的差别只在于侧链有所不同（同（K1 n=3， K2 n=2)，维生素，维生素K1为黄色油为黄色油状液体，维生素状液体，维生素K2为黄色晶体。维生

6、素为黄色晶体。维生素K1和和K2广泛存在于自然界中，绿色植物（如苜蓿，广泛存在于自然界中，绿色植物（如苜蓿，菠菜等）、蛋黄、肝脏等含量丰富。维生素菠菜等）、蛋黄、肝脏等含量丰富。维生素K1和和K2的主要作用是能的主要作用是能促进血液的凝固促进血液的凝固，所以可，所以可用作止血剂。用作止血剂。三、菲醌类三、菲醌类(phenanthraquinones) 邻菲醌和对菲醌。如丹参含多种菲醌类邻菲醌和对菲醌。如丹参含多种菲醌类化合物。化合物。OOOO邻菲醌邻菲醌 对菲醌对菲醌 丹参中的醌类化合物多为橙色、红色至棕红色丹参中的醌类化合物多为橙色、红色至棕红色的结晶，少数为黄色。具有抗的结晶，少数为黄色。

7、具有抗 菌及菌及扩张冠状动脉扩张冠状动脉的作用，是中药丹参的的作用，是中药丹参的 主要有效成分，总丹参酮主要有效成分，总丹参酮可用于治疗金黄可用于治疗金黄 色葡萄球菌等引起的疖，痈，蜂色葡萄球菌等引起的疖，痈，蜂窝组织窝组织 炎、痤疮等疾病。炎、痤疮等疾病。OOOHR丹参新醌甲：R = CHCH3CH2OH丹参新醌乙：R = CHCH3CH3丹参新醌丙：R = CH3四、蒽醌类四、蒽醌类(anthraquinones) 蒽醌是广泛存在于植物界的一种色蒽醌是广泛存在于植物界的一种色素，是许多中药如大黄、何首乌、虎杖素，是许多中药如大黄、何首乌、虎杖等的有效成分。目前等的有效成分。目前 已经发现的

8、蒽醌类已经发现的蒽醌类化合物近化合物近 200种，在植物中的蒽醌衍生种，在植物中的蒽醌衍生物主要分布于根、皮、叶及心材，也可物主要分布于根、皮、叶及心材，也可在茎、种子、果实中。在茎、种子、果实中。多和糖结合多和糖结合 成苷成苷，或以游离态存在。或以游离态存在。生理活性显著：生理活性显著：1.1.泻下作用泻下作用: :天然蒽醌类化合物多具有致泻作天然蒽醌类化合物多具有致泻作用用, ,其强度与结构有如下关系其强度与结构有如下关系: :蒽醌苷蒽醌苷的致泻作用强于的致泻作用强于苷元苷元含羧基蒽醌苷的致泻作用强于相应的不含含羧基蒽醌苷的致泻作用强于相应的不含羧基蒽醌苷羧基蒽醌苷. . 2.抗菌作用抗菌

9、作用: :化合物蒽醌类化合物蒽醌类( (如大黄酸等如大黄酸等) )有有抑菌作用抑菌作用, ,苷元的作用强于苷类苷元的作用强于苷类. .中药大中药大黄对多种动物实验性炎症有明显抑制作黄对多种动物实验性炎症有明显抑制作用用. .实验结果表明实验结果表明大黄素大黄素在体内容易吸收在体内容易吸收, ,起效快起效快, ,对早期炎症渗出、毛细血管通透对早期炎症渗出、毛细血管通透性增高等有较好的对抗作用性增高等有较好的对抗作用. .3.3.抗癌活性抗癌活性: :蒽环酮类抗菌素蒽环酮类抗菌素(anthracyclinones(anthracyclinones) )可以通过作用于可以通过作用于DNADNA而而达

10、到抗肿瘤目的达到抗肿瘤目的. .多柔比星多柔比星(doxorubicin)(doxorubicin)是广谱抗肿瘤药是广谱抗肿瘤药, ,临床上主要用于治疗乳腺临床上主要用于治疗乳腺癌、甲状腺癌、肺癌、卵巢癌癌、甲状腺癌、肺癌、卵巢癌. .OCH3OOOHOHOHOOH3COHNH2CO CH2OH 顶生醌顶生醌(tectoquinone)来源于马鞭来源于马鞭草科的柚木、茜草科的羊角藤等植物。草科的柚木、茜草科的羊角藤等植物。顶生醌是少数顶生醌是少数无羟基取代无羟基取代的蒽醌之一，的蒽醌之一，它具有驱赶白蚁和其他昆虫的作用，它具有驱赶白蚁和其他昆虫的作用，柚木、榆木由于存在顶生醌，所以可柚木、榆木

11、由于存在顶生醌，所以可以以长期保存长期保存。其他植物的保存可借鉴。其他植物的保存可借鉴。OOCH3结构分类：单蒽核类结构分类：单蒽核类 双蒽核类双蒽核类 1，4，5，8位为位为位位 2，3，6，7位为位为位位 9，10位为位为meso位（中位）位（中位） 天然蒽醌在母核上均有天然蒽醌在母核上均有-OH，-CH2OH，-CH3，-OCH3，-COOH取代或与糖成苷。取代或与糖成苷。87654321OO(一一) 单蒽核类单蒽核类CH3OHOOOHOHOOOHCH2Oglc大黄酚大黄酚芦荟大黄素葡萄糖苷芦荟大黄素葡萄糖苷（1）大黄素型）大黄素型：羟基分布在两侧的苯环上，：羟基分布在两侧的苯环上， 呈

12、黄色。主要存在于蓼科植物中。呈黄色。主要存在于蓼科植物中。 （2）茜草素型）茜草素型：羟基分布在同一侧的苯环羟基分布在同一侧的苯环上，多为橙黄或橙红色，主要存在于茜上，多为橙黄或橙红色，主要存在于茜草科植物中。草科植物中。O HO HOO蒽酚或蒽酮衍生物蒽酚或蒽酮衍生物（二）双蒽核（二）双蒽核 1. 二蒽酮二蒽酮 二蒽酮衍生物可看作是两分子的蒽酮脱去二蒽酮衍生物可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。又分为一分子氢后相互结合而成。又分为中位连接中位连接(C10-C10)和和位位(C1-C1或或C4-C4)连接连接. 这类这类物质多为黄色结晶，多以苷的形式存在，若催物质多为黄色结晶，多以

13、苷的形式存在，若催化加氢还原则生成二分子蒽酮，用三氯化铁氧化加氢还原则生成二分子蒽酮，用三氯化铁氧化则生成二分子蒽醌。化则生成二分子蒽醌。 C10-C10,键容易键容易水解水解而断裂，生成较而断裂，生成较稳定的稳定的蒽酮游离基蒽酮游离基，继而，继而氧化氧化成蒽醌类化成蒽醌类化合物。一般随着植物原料储存时间延长，合物。一般随着植物原料储存时间延长，二蒽酮类含量下降，单蒽酮类含量上升。二蒽酮类含量下降，单蒽酮类含量上升。 最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到的番泻苷到的番泻苷A,B,C,D. 其苷元是由二分子大其苷元是由二分子大黄酸蒽酮通过黄酸蒽酮通过C10-

14、C10相互结合而成，苷相互结合而成，苷元元A为反式排列为反式排列,苷元苷元B为顺式排列为顺式排列. 番泻苷番泻苷C和番泻苷和番泻苷D也是一对同分异构体，也是一对同分异构体，均由一分子大黄酸和一分子芦荟大黄素的均由一分子大黄酸和一分子芦荟大黄素的蒽酮衍生物通过蒽酮衍生物通过 C10-C10键结合而成，其键结合而成，其中苷中苷C为反式，苷为反式，苷D为顺式。为顺式。 现在已知道，大黄泻下作用的有效成现在已知道，大黄泻下作用的有效成分不下分不下20余种，在体内真正起泻下作用余种，在体内真正起泻下作用的物质是大黄中的番泻苷的物质是大黄中的番泻苷A受大肠内细菌受大肠内细菌作用的还原产物，但作用的还原产物

15、，但不是番泻苷元不是番泻苷元，而，而是是大黄酸蒽酮大黄酸蒽酮或其或其8-葡萄糖苷葡萄糖苷。但这仍不。但这仍不能完全代表大黄的泻下效力。能完全代表大黄的泻下效力。 实验证明，番泻苷实验证明，番泻苷A泻下作用的泻下作用的ED50比大黄粉或浸膏泻下作用的比大黄粉或浸膏泻下作用的ED50要大得要大得多，即使以番泻苷多，即使以番泻苷A加上蒽醌苷的泻下作加上蒽醌苷的泻下作用的用的ED50也比大黄粉要大，可见大黄中也比大黄粉要大，可见大黄中还有起还有起协同协同作用的物质或作用的物质或其它泻下其它泻下作用作用较强的物质存在。较强的物质存在。2. 其它二蒽酮类其它二蒽酮类 去氢二蒽酮类去氢二蒽酮类 日照蒽酮类日

16、照蒽酮类 中位萘骈二蒽酮类中位萘骈二蒽酮类5.4 理化性质理化性质（一）物理性质（一）物理性质1、性状、性状 天然醌类多为有色结晶体，一般为黄、橙、天然醌类多为有色结晶体，一般为黄、橙、棕红至紫红色。棕红至紫红色。 苯醌，萘醌多以游离态存在；蒽醌多以苷苯醌，萘醌多以游离态存在；蒽醌多以苷的形式存在，苷极性大较难得到结晶。的形式存在，苷极性大较难得到结晶。2、挥发性和升华性、挥发性和升华性 游离的醌类化合物大多数具有升华性。小游离的醌类化合物大多数具有升华性。小分子的苯醌、萘醌还具有挥发性。能随水蒸汽分子的苯醌、萘醌还具有挥发性。能随水蒸汽蒸馏。蒸馏。 3、溶解性、溶解性（1 1）游离醌类游离醌

17、类极性较小极性较小，一般溶于甲醇、，一般溶于甲醇、乙醇、乙醚等有机溶剂，不溶于水。乙醇、乙醚等有机溶剂，不溶于水。（2 2）成苷后，极性增大，易溶于醇、热水，）成苷后，极性增大，易溶于醇、热水，不溶于冷水不溶于冷水及极性小的有机溶剂。蒽醌及极性小的有机溶剂。蒽醌的的碳苷碳苷在水及有机溶剂中溶解度都小，在水及有机溶剂中溶解度都小，只溶于吡啶中。只溶于吡啶中。蒽醌盐蒽醌盐在水中溶解度也在水中溶解度也小。小。（二）化学性质（二）化学性质 1、酸性、酸性 醌类化合物由于多具有酚羟基，表现出醌类化合物由于多具有酚羟基，表现出一定的酸性，易溶于碱水中，加酸酸化又可重一定的酸性，易溶于碱水中，加酸酸化又可重

18、新析出。新析出。 a. 带有带有羧基羧基的醌类化合物酸性强于不带羧基者；的醌类化合物酸性强于不带羧基者；b. 酚羟基数目增多，酸性增强；酚羟基数目增多，酸性增强；c.-羟基羟基蒽醌的酸性强于蒽醌的酸性强于-羟基羟基蒽醌。蒽醌。OOOHOOHO-羟 基 蒽 醌-羟 基 蒽 醌OOHOOHOOHOOHOOOHOOHOOHOOOHOOOHOH-羟 基 蒽 醌-羟 基 蒽 醌OOHOOHCH3HOOOHOOHCOOHOOHOOHCH2OHOOHOOHCH3OOHOOHCH3CH3O酸性强弱按下列顺序排列：酸性强弱按下列顺序排列： 含含-COOH -COOH （溶于（溶于 5%NaHCO5%NaHCO3

19、 3）含含2 2个（不相邻）以上个（不相邻）以上-OH （溶于（溶于 5%NaHCO5%NaHCO3 3）含含1个个-OH （溶于（溶于 5%Na5%Na2 2COCO3 3）含含2 2个以上个以上-OH （溶于（溶于 1%NaOH1%NaOH）含含1 1个个-OH （溶于（溶于 5%NaOH5%NaOH） OOOHOHOOOHOHOHOOOHOOOHOHABCDOOOHCH3E下列蒽醌类化合物，溶解于下列蒽醌类化合物，溶解于5%Na2CO3的是：的是：药粉药粉酸水热提酸水热提酸水液酸水液 Et2O萃取萃取萃取液萃取液加加5%NaOH碱水液（显红色）碱水液（显红色）醚层（变为无色）醚层（变为无

20、色）2、颜色反应、颜色反应（1）Borntrger反应：羟基蒽醌遇碱性溶液显红-红紫色。但羟基蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物则需氧化成蒽醌后，才显示特征的颜色。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（2）醋酸镁反应）醋酸镁反应 羟基蒽醌羟基蒽醌类化合物能和类化合物能和0.5%醋酸镁醋酸镁的醇溶液生成稳定橙红色、紫红色或紫色的醇溶液生成稳定橙红色、紫红色或紫色络合物。络合物。 酚羟基数目、位置不同，显的颜色不同：酚羟基数目、位置不同，显的颜色不同：环上有环上有1个个-羟基

21、羟基橙色橙色邻二酚羟基邻二酚羟基蓝紫色蓝紫色对二酚羟基对二酚羟基显紫到紫红色显紫到紫红色各有各有1个个-羟基或还有间位羟基羟基或还有间位羟基橙红色至红色橙红色至红色OOOOOOMgOOOOOOOOHMgH（3）对亚硝基二甲苯胺反应）对亚硝基二甲苯胺反应 羟基蒽酮类化合物羟基蒽酮类化合物9位或位或10位的亚甲基很位的亚甲基很活泼，易与对亚硝基二甲苯胺发生缩合，产活泼，易与对亚硝基二甲苯胺发生缩合，产生各种颜色。用于生各种颜色。用于蒽酮类蒽酮类化合物的定性鉴别。化合物的定性鉴别。OHHNON+ONN 此反应不仅可用于蒽酮类化合物的定此反应不仅可用于蒽酮类化合物的定性检查，而且还可用于性检查，而且还

22、可用于微量测定微量测定。本。本反应不受蒽醌类、黄酮类、香豆素类、反应不受蒽醌类、黄酮类、香豆素类、糖类及酚类的干扰。糖类及酚类的干扰。5.5 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离一、醌类的提取一、醌类的提取 1、有机溶剂提取法、有机溶剂提取法 由于游离醌类化合物极性较小，故由于游离醌类化合物极性较小，故可用有机溶剂提取，多用甲醇或乙醇。可用有机溶剂提取，多用甲醇或乙醇。 2、碱提酸沉法、碱提酸沉法 用于具有游离酚羟基的。用于具有游离酚羟基的。 3、水蒸气蒸馏法、水蒸气蒸馏法 用于分子量较小的游离苯醌及萘醌用于分子量较小的游离苯醌及萘醌化合物（具有挥发性）。化合物（具有挥发性）。 二、醌类化合物的分离二、醌类化合物的分离（一）蒽醌苷与游离蒽醌的分离（一）蒽醌苷与游离蒽醌的分离 利用溶解度差异，将总蒽醌分散在利用溶解度差异，将总蒽醌分散在酸水中，使游离蒽醌充分游离，在用氯酸水中，使游离蒽醌充分游离，在用氯仿或乙醚萃取，苷元溶在有机溶剂层，仿或乙醚萃取，苷元溶在有机溶剂层，苷则留在水层。苷则留在水层。 或将总提物置回流提取器中，用氯或将总提物置回流提取器中，用氯仿或乙醚等有机溶剂回提苷元，苷留在仿或乙醚等有机溶剂回提苷元，苷留在残渣中。残渣中。醇浓缩液CHCl3, ben., Et2O萃取CHCl3,