天然 第八章 醌类

1第八章醌类化合物

重点：蒽醌的结构，性质，提取分离方法、大黄、丹参成分的结构及鉴定方法。

难点：蒽醌酸性强弱的规律。

醌类化合物是分子中具有不饱和环二酮结构的一类天然色素有机化合物。以蒽醌及其衍生物最为重要；是许多中药的有效成分。存在广泛，蓼科大黄、何首乌、虎杖。茜草科茜草、豆科决明子、番泻叶、百合科芦荟、唇形科丹参、紫草科的紫草等；醌类在一些低等植物也有存在。

醌类具有致泻，抗菌，抗病毒，止血，扩冠等多方面的生理活性

。4大黄图片5番泻叶图片6丹参图片7紫草图片8

生物活性

醌类化合物的生物活性是多方面的。

1.致泻作用（番泻叶中的番泻苷类化合物）

2.抗菌作用（大黄中游离的羟基蒽醌类化合物）

3.止血作用（茜草中的茜草素类成分）

4.扩张冠状动脉的作用，用于治疗冠心病、心肌梗死等（丹参中丹参醌类）

5.其他作用（驱虫、解痉、利尿、利胆、镇咳、平喘等）9第一节醌类化合物的结构与分类

一、苯醌类

苯醌类（benzoquinones）化合物分为邻苯醌和对苯醌两大类。邻苯醌结构不稳定，故天然存在的苯醌化合物多数为对苯醌的衍生物。天然苯醌化合物多为黄色或橙色的结晶。

对苯醌邻苯醌10二、萘醌类

萘醌类（naphthoquinones）化合物分为α（1，4）、β（1，2）及amphi（2，6）三种类型。但天然存在的大多为α-萘醌类衍生物，它们多为橙色或橙红色结晶，少数呈紫色。

α-（1，4）萘醌β-（1，2）萘醌amphi-（2，6）萘醌11

三、菲醌类

天然菲醌（phenanthraquinone）分为邻醌及对醌两种类型。例如从中药丹参根中分得到的多种菲醌衍生物

，均属于邻菲醌类和对菲醌类化合物。

邻菲醌 对菲醌

举例：丹参中丹参醌类化合物

如中药丹参根中所含多种化合物都是菲醌的衍生物，包括邻菲醌和对菲醌两种。131,4,5,8位为α位2,3,6,7位为β位9,10位为meso位，又叫中位四、蒽醌类（重点掌握）按母核的结构分为单蒽核及双蒽核两大类。（一）单蒽核类1．蒽醌及其苷类

天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见，由于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.14

天然存在的蒽醌类化合物在蒽醌母核上常有羟基、羟甲基、甲基、甲氧基和羧基取代。它们以游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植物体内。蒽醌苷大多为氧苷，但有的化合物为碳苷，如芦荟苷。根据羟基在蒽醌母核上的分布情况，可将羟基蒽醌衍生物分为两种类型。

15大黄酚（chrysophanol） R1=H

R2=CH3大黄素（emodin） R1=OH

R2=CH3大黄素甲醚（physcion） R1=OCH3 R2=CH3芦荟大黄素（aloe-emodin） R1=H

R2=CH2OH大黄酸（rhein） R1=H

R2=COOH（1）大黄素型

羟基分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。例如大黄中的主要蒽醌成分多属于这一类型。

（必须掌握下面五个结构式）比较这几个结构式的极性大小。

16茜草素（alizarin）

R1=OH

R2=HR3=H羟基茜草素（purpurin）

R1=OH

R2=HR3=OH伪羟基茜草素（pseudopurpurin）R1=OH

R2=COOH

R3=OH（2）茜草素型

羟基分布在一侧的苯环上，此类化合物颜色较深，多为橙黄色至橙红色。例如茜草中的茜草素等化合物即属此型。172．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。

蒽醌 蒽酚 蒽酮

18

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。

柯桠素(chrysarobin)是大黄酚的还原产物，是剧烈的泻药，但少实用，一般作外用药，对治疗各种皮肤病有较好效果，但对皮肤刺激性太大，应用时要小心。

芦荟苷C-糖基衍生物:是蒽醌的碳苷，即糖作为侧链通过C-C键直接与蒽环相连。例如芦荟致泻的主要有效成分芦荟苷(barbaloin)即属此类化合物。芦荟简介芦荟的起源与发展

芦荟（Aloe）,原产于非洲或地中海干燥地区，性寒味苦，入心、肝、脾径，是一种集医药医疗、美容化妆、保健护肤、食用和观赏功能为一体的经济作物,百合科芦荟属多年生常绿多肉质草本植物。

芦荟的药理作用及应用

目前，芦荟的应用主要集中在三个方面：化妆品、保健食品和药品。在芦荟产业发展过程中，发展最快、最易被消费者接受的是芦荟化妆品。一、杀菌作用二、润湿美容作用三、抗衰老作用四、防晒作用五、健胃下泄作用六、免疫与再生作用七、防虫、防腐作用八、防臭作用21（二）双蒽核类1．二蒽酮类

二蒽酮类成分可以看成是两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。例如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。（认识这几个番泻苷的结构式）

22番泻苷A（sennosideA）的苷元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，水解为番泻苷元B（sennidinB），其C10-C10′为顺式连接。

番泻苷A 番泻苷B23番泻苷C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为番泻苷C的异构体，其C10-C10′为顺式连接。四者水解后均生成2分子葡萄糖。23

番泻苷C 番泻苷D

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合物。例如: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。

番泻苷A大黄酸蒽酮252．二蒽醌类

蒽醌类脱氢缩合或二蒽酮类氧化均可形成二蒽醌类。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，如：天精（skyrin）山扁豆双醌（cassiamine）26

3．去氢二蒽酮类

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。

274．日照蒽酮类

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。5．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，也是天然产物中高度稠合的多元环系统之一（含8个环）。28如金丝桃素（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。

去氢二蒽酮日照蒽酮金丝桃素

第二节理化性质与呈色反应

一、物理性状

天然产物醌类多为有色结晶体，一般为黄橙，棕红。苯醌，萘醌常以游离态存在，蒽醌多以苷的形式存在。二、升华性及挥发性

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。能随水蒸汽蒸出。三、溶解性

游离醌类化合物易溶于甲醇、乙醇，丙酮、乙酸乙酯、乙醚，氯仿等有机溶剂中。微溶或难溶于水。蒽醌苷类易溶于甲醇，乙醇中，在热水也可溶解。但在冷水中难溶。

四、酸碱性

醌类化合物由于在结构中多具酚羟基，表现出一定酸性，易溶于碱水中，加酸酸化又可重新析出。酸性强弱规律：

（1）带有羧基的醌类酸性较强，3-羟基苯醌也出现类似羧基的酸性。可溶在碳酸氢钠中。

苯醌和萘醌的醌核上的羟基酸性类似于羧基。

萘醌和蒽醌的苯环上的羟基酸性：β-羟基>α-羟基

β-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-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(pKa210.3),因此不能溶解于碳酸氢钠和碳酸钠溶液中。

（3）羟基数目增多，酸性也增强。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。1,8-二羟基蒽醌因两个羟基只能与同一个羰基形成氢键，酸性增加很多(pKa8.1),较碳酸的K2高出约百倍，所以大黄酚能溶于沸Na2CO3水溶液中。三、醌类化合物的理化性质3,6-二羟基蒽醌(pKa6.1)的酸性和碳酸的K1属同一数量级，所以1,3,6,8-四羟基蒽醌可溶于NaHCO3水溶液中，类似羧酸的性质。但是，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).

三、醌类化合物的理化性质

因此，游离蒽醌的酸性强弱顺序为：含COOH

>含2个以上β-羟基>含1个β-羟基>含2个以上α-羟基>含1个α-羟基可溶于Na2HCO3可溶于Na2CO3可溶于1%NaOH可溶于5%NaOH

五、颜色反应

1、菲格尔反应（Feigl）：

醌类衍生物在碱性条件下加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应，生成紫色化合物。醌类在反应中只起传递电子作用，促进反应迅速进行，故醌类成分含量越高，反应速度也会越快。

2、无色亚甲蓝反应苯醌与萘醌专用显色剂。显兰色斑点，用于色谱检识。

3、碱液反应（Borntrager）：

羟基醌类在碱性溶液中会引起颜色改变，羟基蒽醌类化合物遇碱液显红紫色的反应称为Borntrager′s反应。反应原理：电子传递过程。与共轭体系的酚羟基和羰基有关。

应用：羟基蒽醌及具有游离酚羟基的蒽醌苷均可呈色，这种红色物质不溶于有机溶剂，加酸酸化后则颜色消失，若再加碱又显红色。相应的蒽酚、蒽酮及二蒽酮只显黄色，需经氧化成蒽醌后方变为红色。

4、醋酸镁反应：

羟基蒽醌类化合物（必须具有α-羟基）能和0.5%醋酸镁的醇溶液生成稳的橙红色、紫红色或紫色络合物。不同酚羟基，显色不一样。第三节醌类的提取与分离方法

一、醌类的提取

1、有机溶剂提取法：由于游离醌类化合物极性较小，故药材多用氯仿、苯等有机溶剂进行提取，提取液进行浓缩，精制。苷类：甲醇、乙醇和水。

2、碱提酸沉法：带有酚羟基。

3、水蒸气蒸馏法：分子量较小的游离苯醌及萘醌化合物具有挥发性。

二、蒽醌类化合物的提取与分离

1、提取方法：

（1）乙醇为溶剂提取总蒽醌；

（2）用石油醚脱脂；

（3）游离状态的蒽醌可用不同极性的溶剂顺次梯度提取，并可得到初步分离。

2、分离方法

（1）蒽醌苷与游离蒽醌的分离：利用溶解度差异，将混合物在氯仿-水、乙醚-水或苯-水之间进行液液萃取，苷元溶在有机溶剂层，苷则留在水层。或将总提取物至回流提取器中，用氯仿或乙醚等有机溶剂回提苷元，苷留在残渣中。

注意：羟基蒽醌类在植物体中通过酚羟基或羧基结合成金属盐类存在，必须加酸酸化后再用亲脂性有机溶剂提取。

（2）游离蒽醌衍生物的分离：通常多采用梯度PH萃取法及色谱法。

a)PH萃取法:是分离游离蒽醌衍生物的经典方法。根据羧基的有无及羟基数目和位置不同造成酸性大小不一的性质，利用不同PH的碱水液，自有机溶剂中萃取酸性强弱不同的蒽醌衍生物。

b)色谱法:一般用硅胶、聚酰胺等为吸附剂，但一般需多次分离，才能收到较好的效果.

（3）蒽醌苷的分离:蒽苷水溶性较强，分离与精制均较困难，一般不易得到纯品，多需配合应用色谱方法进行分离。

a)溶剂法：用乙酸乙酯、正丁醇从水溶液中萃取。

b)色谱法：常用硅胶、葡聚糖凝胶和反相色谱。葡聚糖凝胶，如SephadexLH-20凝胶柱，曾将大黄中含有的蒽苷按分子量由大到小的顺序分离出来。将大黄70%甲醇提取液加到凝胶柱上，并用70%甲醇洗脱，依次分离得到二蒽酮苷、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌单体糖苷。应用聚酰胺色谱法及葡聚糖凝胶柱色谱法对蒽醌苷的分离均能取得良好的效果。如

第四节结构测定一、紫外及可见吸收光谱蒽醌母核可划分为a、b两部分。a部分苯甲酰基给出两组吸收峰，b部分对醌结构给出两组吸收峰，此外，羟基蒽醌在230nm

有一强吸收。

第Ⅰ峰230nm

第Ⅱ峰240~260nm（由苯甲酰基给出）

第Ⅲ峰262~295nm

（由对醌结构给出）

第Ⅳ峰305~389nm（由苯甲酰基给出）

第Ⅴ峰大于400nm（由对醌结构给出）

二、红外光谱

在1678～1653cm-1区间有羰基的伸缩振动，在3600～3150cm-1区间有羟基的伸缩振动，在1600～1480cm-1区间有苯核的骨架振动。

羟基频率与结构的关系1.α-羟基因与相邻的羰基缔合，吸收频率移至3150cm-1以下，多与不饱和C－H伸缩振动频率相重叠.β-羟基振动频率较α羟基高得多，在3600~3150cm-1之间，若只有一个，则大多在3300~3390cm-1间有一个峰。若有多个，则3600~3150cm-1之间可能有两上或多个峰。

2.羰基的共振频率与α羟基的数目

1、无α-酚羟基，1675cm-1.(正常峰)

2、α位有一个酚羟基，出现两个羰基峰，一个正常峰，1675~1647cm-1，一个缔合峰，1637~1621cm-1，差值24~38cm-1。

3、两个α-酚羟基:

a)1，8-二羟基，两个羰基峰，一个正常峰，1678~1661cm-1，一个缔合峰，1626~1616cm-1，差值40~57cm-1。

b)1，4或1，5-二羟基只有一个缔合峰，1645~1608cm-14、3个或4个α-酚羟基:

a)1，4，5-三羟基:只有一个缔合峰，1616~1529cm-1

b)1，4，5，8-四羟基:只有一个缔合峰，1592~1572cm-1

羰基的共振频率与α羟基的数目有关三、1H-NMR谱（一）醌环上的质子我爱北京天安门位移顺序在1,4-萘醌中为：（二）芳环质子有取代基时，峰的位置和峰数都会改变。我爱北京天安门四、13C-NMR

谱（一）1,4-萘醌NMR我爱北京天安门（二）9,10-蒽醌第五节结构研究实例

一、大黄

蓼科掌叶大黄、唐古特大黄或药用大黄的干燥根及根茎。另有炮制品酒大黄、熟大黄和大黄炭。大黄具有泻热通肠、凉血解毒、逐瘀通经、利胆退黄之功效。大黄属全世界约有60种，我国45种。化学结构明确的至少136种以上。（一）化学成分

主成分蒽醌类化合物，总含量2%~5%。游离的占10%~20%。大多数羟基蒽醌类化合物是以苷类存在。

1、游离蒽醌类:大黄酸、大黄素、大黄酚、大黄素甲醚、芦荟大黄素等。2、结合蒽醌类:有大黄酸-8-葡萄糖苷、大黄素葡萄糖苷、大黄酚-8-葡萄糖苷、大黄素甲醚葡萄糖苷、芦荟大黄素8-葡萄糖苷。双糖苷有：大黄酸、大黄酚、芦荟大黄素双葡萄糖苷及大黄素甲醚-8-O-龙胆糖苷。4种碳苷：大黄苷A、B、C、D。

3.二蒽酮类

番泻苷A、B、C、D、E、F。（二）主要成分提取分离

1、游离蒽醌与结合蒽醌的分离大黄粗粉醇浸膏乙醚层(游离蒽醌)正丁醇层(结合蒽醌)稀醇提取,减压回收加适量水,分别用乙醚,正丁醇提取2、游离蒽醌的分离二、丹参

唇形科植物丹参的根及根茎。能祛瘀止痛，活血通经，清心除烦。

（一）主要成分的结构与性质

1、菲醌类：为脂溶性成分,有丹参醌Ⅰ、丹参醌Ⅱ、丹参醌ⅡA

、丹参醌ⅡＢ、羟基丹参醌、隐丹参醌、次甲基丹参醌、二氢丹参醌、丹参新醌甲、乙、丙等。这些化合物均具有抗菌活性。丹参醌ⅡＡ二氢丹参醌

丹参醌Ⅰ隐丹参醌2、酚、酸类：丹参的水溶性有效成分。丹参素改善心功能，舒张冠脉平滑肌。结构鉴定举例

从具有清热利湿、消肿止痛作用的黄花（又名金针菜）中分得多种蒽醌，其中一化合物（黄花蒽醌）的理化数据和波谱数据如下：黄花蒽醌：黄色结晶，mp243~244C。

EIMS给出分子离子峰为m/z300,示分子式为C16H12O6。在5％NaOH水溶液中呈深红色不溶于水，溶于5％Na2CO3水溶液，呈橙红色与乙酸镁甲醇液反应呈橙红色对该化合物进行全乙酰化,其产物的氢谱示有三个乙酰基信号:δ2.10,2.36,2.43(each3H,s)。且原有的δ4.55(2H,s)信号明显向低场移至δ