项目四醌类化合物

中药化学技术2项目四醌类化合物3第一节

概述

一、分类

醌类化合物是中药中一类具有醌式结构的化学成分，主要分为苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型。在中药中以蒽醌及其衍生物尤为重要。二、植物分布

醌类在植物中的分布非常广泛。

1、蓼科的大黄、何首乌、虎杖。

2、茜草科的茜草

3.豆科的决明子、番泻叶。

4.鼠李科的鼠李。

5.百合科的芦荟。

6.唇形科的丹参

7.紫草科的紫草。醌类在一些低等植物中也有存在。

4番泻叶5丹参图片6紫草图片78

三、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）大黄图片9例：中草药水煎液有显著泻下作用，可能含有A.香豆素B.蒽醌苷C.黄酮苷D.皂苷E.强心苷1011第二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。对苯醌

邻苯醌

12凤眼草白花酸藤果二、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1314紫草素紫草15三、菲醌类天然菲醌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16丹参171,4,5,8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.

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。

1819大黄酚（chrysophanol） R1=CH3R2=H大黄素（emodin） R1=CH3

R2=OH大黄素甲醚（physcion） R1=CH3 R2=OCH3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。

20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。例：大黄素型蒽醌母核上的羟基分布情况是（）A．一个苯环的β-位B．苯环的β-位C．在两个苯环的α或β位D．一个苯环的α或β位E．在醌环上21222．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

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。2324（二）双蒽核类

1．二蒽酮类

二蒽酮类成分可以看成是2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）

25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，水解和番泻苷元B（sennidinB），其C10-C10′为顺式连接。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。四者水解均后生成2分子葡萄糖。2627

番泻苷A 番泻苷B

番泻苷C 番泻苷D

282．二蒽醌类

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）29

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。

4．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。30稠合的多元环系统之一（含8个环）。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

31一、物理性质

颜色：天然醌类化合物多为有色结晶，其颜色与母核上酚羟基等助色团的数量有关。如果无酚-OH，则近乎于无色，随着酚羟基等助色团的引入将表现出颜色，而且助色团越多，颜色就越深，如：黄、红、橙、紫红等。

二、醌类化合物的理化性质32存在状态：苯醌、萘醌——多以游离状态存在；蒽醌类——往往结合成苷而存在于植物中，因极性较大难以得到结晶，多为无定形粉末。荧光：不同pH条件下显不同的颜色如：OH-中性H+

紫草兰

紫红大黄红黄33升华性游离的醌类多具有升华性。小分子的苯醌、萘醌类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，可据此进行提取、精制工作溶解度

H2OMeOHEtOHEt2OCHCl3游离醌-++++成苷+（热）++--

有些醌类对光不稳定，故操作时应避光。34二、化学性质

1.酸性①醌类多具有Ar-OH的存在，故显酸性，易溶于碱水中，加酸酸化时又可重新沉淀析出（用于醌类成分的碱提酸沉）。②分子中Ar-OH的数目、位置不同，酸性强弱则有差异。3536

在β-羟基蒽醌中，羟基受羰基吸电子的影响，羟基上氧原子电子密度降低，故质子解离度增高，酸性较强，可溶解于Na2CO3水溶液中。在α-羟基蒽醌中，由于羟基上的H与相邻羰基形成分子内氢键，降低了质子的解离度，故酸性很弱，只能溶解于强碱NaOH溶液中。③以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序排列：

含-COOH>2个以上β-OH>1个β-OH>

2个α-OH

>

1个α-OH

5%NaHCO3

5%Na2CO3

1%NaOH

5%NaOH根据醌酸性强弱的差别，可用pH梯度法对醌类成分进行提取分离。37例：下列游离蒽醌衍生物酸性最弱的是（）38

例：

总游离蒽醌的醚溶液，用冷5%Na2CO3水溶液萃取可得到（）A．带1个α-羟基蒽醌B．有1个β-羟基蒽醌C．有2个α-羟基蒽醌D．1，8二羟基蒽醌E．含有醇羟基蒽醌39例：从下列总蒽醌的乙醚溶液中，用冷的5%Na2CO3水溶液萃取，碱水层的成分是（）40例：从下列总蒽醌的乙醚溶液中，用5％NaHCO3水溶液萃取，碱水层的成分是41（二）碱性醌类结构中羰基的氧原子有微弱的碱性，可与强酸形成烊盐。如蒽醌类衍生物能溶于浓硫酸或浓盐酸，伴有颜色的改变。422.颜色反应此类反应主要取决于醌类氧化还原性质及分子中存在的酚-OH的性质。（1）Feigl反应（菲格尔）——醌类氧化还原过程醌类衍生物在OH-下经加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应，生成紫色化合物。4344

从上述反应中可知，在反应中醌类仅起传递电子的媒介作用，醌类成分含量越高，反应速度也越快。45试验（2）无色亚甲蓝显色试验无色亚甲蓝溶液用于PC及TLC作为喷雾剂，能检出苯醌及萘醌，样品在白色背景上呈现蓝色斑点出现，而蒽醌类物质则呈阴性反应，籍此可区别。（3）碱性条件下的显色反应羟基蒽醌及其苷类在碱性溶液中发生颜色改变，多呈红至紫红色。4647

羟基蒽醌以及具有游离酚羟基的蒽醌苷均可呈色。蒽酚、蒽酮、二蒽酮类经过氧化形成羟基蒽醌类化合物后才能呈色。（4）与活性次甲基试剂反应（Kesting-Craven法）

当苯醌及萘醌类化合物的醌环上有未被取代的位置时，即可在碱性下与一些含有活性次甲基试剂（如：丙二酸酯、乙酰醋酸酯等）的醇溶液反应，生成蓝绿色或蓝紫色。如萘醌的醌环上有羟基取代，则本反应受到抑制；蒽醌类化合物因醌环两侧均有苯环，无法发生kesting-Craven反应。故能以本反应区别苯醌（萘醌）类与蒽醌类化合物。48（5）与金属离子反应在蒽醌类化合物结构中，如果有α-酚羟基或具有邻二酚羟基时，则可与Pb2+、Mg2+等金属离子形成有色络合物。不同结构蒽醌类化合物与醋酸镁形成的络合物，具有不同的颜色，可用于羟基位置的确定。4950（邻位有-OH）（间位有-OH）

（对位有-OH）例：羟基蒽醌对Mg(Ac)2呈蓝～蓝紫色的是（）A．1，8-二羟基蒽醌B．1，4-二羟基蒽醌C．1，2-二羟基蒽醌D．1，6，8-三羟基蒽醌E．1，5-二羟基蒽醌51例：专用于鉴别苯醌和萘醌的反应是（）A．菲格尔反应B．无色亚甲蓝试验C．活性次甲基反应D．醋酸镁反应E．对亚硝基二甲基苯胺反应52例：能与碱液发生反应，生成红色化合物的是（）A.羟基蒽酮类B.蒽酮类C.羟基蒽醌类D.二蒽酮类E.羟基蒽酚类53(6)对亚硝基二甲基苯胺反应：

羟基蒽酮类化合物易与对亚硝基二甲基苯胺反应形成有色化合物。可呈紫红、绿色、蓝色等。54

例：某成分做显色反应，结果为：溶于Na2CO3溶液显红色.与醋酸镁反应显橙红色.与α-萘酚-浓硫酸反应不产生紫色环，在NaHCO3中不溶解。此成分为()55ABCD化学鉴别题56ABCDEF下列蒽醌用硅胶薄层色谱分离，用苯-醋酸乙酯（3︰1）展开后，Rf值最大的为（）57一、醌类化合物的提取1.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。醌类成苷后，极性增大，难溶于亲脂性有机溶剂中，易溶于甲醇、乙醇第三节醌类化合物的提取与分离58

实验室操作中，一般选用甲醇或乙醇作为提取溶剂，把不同类型的醌类成分提取出来，浓缩后再一次采用有机溶剂进行提取分离。59

二、碱提酸沉法：对于含有酚羟基、羧基显酸性的醌类化合物可用碱液进行提取，再酸化使其沉淀析出。

60三、水蒸气蒸馏法：用于具挥发性的小分子苯醌及萘醌类化合物的提取。四、其他方法。超临界流体萃取超声波提取61

例：某中药粉末0.5g置试管中，加入稀硫酸10ml,于水浴中加热至沸后10分钟，放冷后，加入2ml乙醚振摇，则醚层显黄色，分出醚层加0.5%NaOH水溶液振摇，水层显红色，而醚层退至无色，试问：①该药材可能含有哪类成分？②为何加酸加热煮沸？③碱水层为何显红色？62一、游离蒽醌及蒽醌苷类的分离：可将醇提液浓缩后的混合物在氯仿-水、乙醚-水两相溶剂中进行液液萃取，苷元极性小，易溶于有机溶剂层，而苷极性大，则留在水层里。二、醌类化合物的分离63二、游离蒽醌的分离：1、梯度pH萃取法：通常多采用梯度pH萃取法。梯度pH萃取法：是分离游离蒽醌衍生物的经典方法。根据蒽醌的α与β位羟基酸性差异及羧基的有无，使用不同碱液（5％NaHCO3、5％Na2CO3、1％NaOH、5％NaOH）依次从有机溶剂中萃取蒽醌类成分，再分别酸化碱液，蒽醌类成分即可析出沉淀。

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例：

比较下列蒽醌的酸性强弱，并利用酸性的差异分离他们，写出流程。A.1，4，7-三羟基蒽醌B.1，5-