天然产物化学刘湘版 蒽醌类化合物

天然药物如大黄、虎杖、何首乌、决明子、丹参、 番泻叶、芦荟、紫草中的有效成分都是醌类化合物。
虎杖
p136
何首乌
芦荟
天然醌类主要有四种类型 苯醌 benzoquinones
萘醌 naphthoquinones
菲醌 phenanthraquinones 蒽醌 anthraquinones
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。
1.3 三取代蒽醌
根据羟基在蒽醌母核上的位置不同，可将三 取代蒽醌分为两大类： 1.3.1 大黄素型： 羟基分布在两侧的苯环上，多类呈黄色。
OH O OH
R1 O
R2
大黄酚 大黄素 大黄素甲醚 芦荟大黄素 大黄酸
R 1=CH2 R2=H R 1=CH3 R2=OH R1=CH3 R2=OCH3 R1=H R2=CH2OH R1=H R2=COOH
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-OH > 1个-OH > 2个-OH > 1个-OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH
————————可用于提取分离——————————
• （二）碱性：由于羰基上的氧原子具有微弱 的碱性，能溶于浓硫酸中生成 yang 盐再转 成阳碳离子，同时颜色显著加深，羟基蒽醌 在浓硫酸中一般呈红至红紫色。 • 如大黄酚为暗黄色，溶于浓硫酸中转为 红色，大黄素由橙红色变为红色。生成的 yang盐不稳定，加水即分解（颜色褪去）。
铅盐法：
中药粉 90%乙醇加热提取 提取液 浓缩 浓缩液 氯仿（或乙醚、苯）萃取
水层 加Pb(OAc)2液,过滤
氯仿液 （游离蒽醌）
沉淀
蒽醌苷
滤液
水洗,悬浮于水中,通H2S脱铅过滤
滤液
沉淀（Pb2S）
• 二、分离方法 （一）初步分离：可将蒽醌苷或苷元的混合物用水分 散，用苯、氯仿、乙醚萃取可得到游离蒽醌，再用 正丁醇萃取可得到蒽醌苷类；也可将苷或苷元的混 合物直接用苯等有机溶剂回流提取游离蒽醌，蒽醌 苷则留在母液中。
O
O
OH
O
OH
HO HO
CH3 CH3
O
O
OH
O
OH
二 蒽醌类化合物的生物活性
• 1．泻下作用 番泻叶、生大黄等常作为泻药应用于 临床，泻下作用的主要活性成分是蒽醌类，经研究分 析大黄中各种蒽醌成分的泻下作用，具有二蒽酮结构 的番泻苷类泻下作用最强。
• 2．抗菌作用 蒽酮类成分大多有抗菌活性，且苷元 作用大于蒽醌苷类。在常见苷元中，大黄酸的抗菌作 用最强。 • 3. 抗氧化作用 大黄能清除氧气、过氧化氢和其它 活性氧，抑制脂质过氧化。 • 4．抗肿瘤作用 蒽醌类化合物有一定的抗肿瘤活性 （柔红霉素、多柔比星）。
（二）游离蒽醌的分离 1．pH梯度萃取法 对于酸性强弱明显的游离蒽醌，pH梯度萃取法是 最常采用的方法。其流程如下：
药材 乙醇提取，回收乙醇
乙醇浸膏 乙醚搅拌
乙醚溶液 5%NaHCO3 NaHCO3液 酸化 沉淀 重结晶 结晶 (含-COOH或 二个β-OH) Na2CO3液 酸化 不溶物
乙醚液 5%Na2CO3 乙醚液 1%NaOH 乙醚液 5%NaOH 乙醚液
第一节 概述
• 醌类化合物(quinonoids)是指分子内具有不饱和环 二酮结构（醌式结构）或容易转变成这样结构的 天然有机化合物。 • 在植物界分布较广泛，高等植物中大约有50多个 科100余属的植物中含有醌类，集中分布于蓼科、 茜草科、豆科、鼠李科、百合科、紫葳科等植物 中。
• 醌类化合物多数存在于植物的根、皮、叶及心材 中，也有存在于茎、种子和果实中。
沉淀 NaOH液 重结晶 酸化
结晶 (含一个β-OH) 沉淀 NaOH液 酸化 重结晶 沉淀 重结晶
结晶 (含二个α-OH)
结晶 (含一个α-OH)
• 2．色谱法 当游离蒽醌混合物性质相近时，需通 过柱色谱才能达到分离目的。常用的吸附剂有硅 胶、磷酸氢钙、聚酰胺等。 （三）蒽醌苷类的分离 蒽醌苷类因其分子中含有糖，故极性较大，水 溶性较强，分离和纯化都比较困难，主要采用色 谱方法。在进行色谱分离之前，往往用经典方法 分离提取物，除去大部分杂质，如用正丁醇、醋 酸乙酯等极性较大的亲脂性有机溶剂，将蒽醌苷 类从水溶液中萃取出来，使其与水溶性杂质相互 分离，制得较纯的蒽醌苷后再用色谱分离。
五.颜色反应
碱性条件下的显色反应
.. Borntrager's 反应 碱液反应：羟基蒽醌类化合物遇碱显红 ～紫红色的反应。 .. 即： Borntrager's 反应 (保恩特莱格反应)
蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物需氧化成羟基蒽醌类化合物后 才能显色。 碱液 黄色 蒽酚（或蒽酮、二蒽酮） 蒽酚（或蒽酮、二蒽酮） 氧化 蒽醌 碱液 红 ～紫红色
O
R3
紫红素是茜草中所含 的茜草素以外的另外 一种重要色素。
1.4 四取代蒽醌
大黄素是最广泛分布的一种 天然蒽醌。
伪紫红素属于茜草素型蒽醌。
1.5 五取代蒽醌
1,4,6,8-四羟基-3-甲基蒽醌
1.6 六取代蒽醌和七取代蒽醌
决 明 子
1.7 蒽环酮类
蒽环酮类抗菌素多来自链霉属。它们中很多具有抗 肿瘤和抗菌等重要生物活性，属于抗肿瘤蒽醌类抗生素。
COOH COOH
glc
O
O
OH
glc
O
O
OH
番泻苷A
番泻苷Ｂ
C10-C10,键容易水解而断裂，生成较稳定的 蒽酮游离基，继而氧化成蒽醌类化合物。 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。
O O
长时间贮存
[O]
2
H O
蒽醌类 .
蒽酮游离基
二蒽酮
• 2.2．二蒽醌类
为两分子蒽醌通过碳-碳键结合 而成的化合物。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：
蒽酮
蒽醌衍生物
蒽酚
蒽酚衍生物
蒽酮类衍生物
植物体内的蒽醌类化合物可呈游离形式或糖苷 形式。蒽醌苷中的糖多为葡萄糖，部分为鼠李糖、 阿拉伯糖、木糖等。
一
蒽醌类化合物的结构类型
蒽醌类（anthraquinones）成分按母核 的结构分为单蒽核及双蒽核两大类。 1 单蒽核类 根据取代基在蒽醌母核上的位置不同, 可以分为一取Βιβλιοθήκη Baidu蒽醌、二取代蒽醌、三取 代蒽醌、四取代蒽醌、五取代蒽醌、六取 代蒽醌和七取代蒽醌等。 蒽酚（或蒽酮）类衍生物及蒽环酮类。
amphi-(2,6)萘醌
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。
O O
O O
O
O
邻菲醌Ⅰ
邻菲醌Ⅱ
对菲醌
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。
• 三、溶解性： 游离醌类极性较小，一般溶于甲醇、 乙醇、丙酮、醋酸乙酯、氯仿、乙醚、苯等有机溶 剂，不溶或难溶于水；与糖结合成苷后极性显著增 大，易溶于甲醇、乙醇中，溶于热水，但在冷水中 溶解度较小，几乎不溶于乙醚、苯、氯仿等极性较 小的有机溶剂中。 • 四、酸碱性 （一）酸性：醌类化合物多具有酚羟基、羧基，故具 有一定的酸性。醌类化合物因分子中羧基的有无和 酚羟基的数目以及位置的不同，酸性强弱表现出显 著的差异。
• 芦荟大黄素存在于 蓼科植物掌叶大黄 等植物的根茎中， 是大黄抗菌有效成 分。
掌叶大黄
• 芦荟大黄素-8-O-葡 萄糖苷是大黄泻下 的主要成分之一。 • 芦荟致泻的主要成 分是芦荟大黄素的 葡萄糖碳苷化合物 芦荟苷。
1.3.2 茜草素型：
羟基分布在一侧的苯环上，化合物多数为 橙红色。
O OH R1 R2 茜草素 R1=OH R2=H R3=H 羟基茜草素 R1=OH R2=H R3=OH 伪羟基茜草素 R1=OH R2=COOH R3=OH
OH O OH
OH H3C
HO O
CH3 O OH OH
OH
O
OH
黄色霉素
2.3 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。 2.4 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。 2.5 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）。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
第九章 蒽醌类化合物 Anthraquinones
学习要求
• • • • • • 醌类化合物的定义、结构特征 蒽醌类化合物的结构类型 、生物活性 蒽醌类化合物的理化性质 蒽醌类化合物的提取分离方法 蒽醌类化合物的波谱分析 重点：蒽醌类化合物的结构特征与分类； 蒽醌类化合物的理化性质。 • 难点：蒽醌类化合物的提取分离方法。
1.1 一取代蒽醌
一取代蒽醌的取代基多在β－位。
顶生醌是少数无羟基取代的蒽醌之一，它具有驱赶 白蚁和其它昆虫的作用，柚木、榆木由于存在顶生醌， 所以可以长期保存。 2-羟甲基蒽醌存在于茜草科植物百眼藤根中，体内 实验可抗白血病。
1.2 二取代蒽醌
二取代蒽醌的取代基 在同一个环上。代表 化合物为茜草素。
与金属离子反应
O
在蒽醌类化合物中，如果有α-酚 羟基或邻二酚羟基结构时，则可与 Pb2+、Mg2+等金属离子形成螯合物。
O O Mg O O H O O H O O
O Mg O
O
O
O
与醋酸镁形成的络合物
与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色——鉴定
紫（α羟基对位有羟基），蓝（ α羟基邻位有羟基），红（ 其它α羟基）。
第三节
提取分离
• 一、提取方法 • （一）有机溶剂提取法：游离醌类的极性较小， 可用苯、氯仿、乙醚等极性较小的有机溶剂提取。 苷类极性较大，可用甲醇、乙醇和水提取。实际 工作中，常选甲醇或乙醇加热提取，可以把各种 醌类苷及苷元都提取出来，所得的醌类混合物再 进一步纯化与分离。 • （二）酸碱处理法:p130 • （三）铅盐法：蒽醌苷，乙酸铅沉淀析出，硫化 氢去铅。
蒽醌(9,10-蒽二酮)
包括蒽醌衍生物及其不同程度的还原产物。如氧化蒽 酚、蒽酚、蒽酮、二蒽酮。
O
8 7 6 5 10a 8a 9 10 9a 1 2 4a 3 4
位—— 1，4，5，8 位—— 2，3，6，7 meso（中位）—— 9，10
O
O [H] [O] O
O
OH
互变异构体
蒽醌
蒽醌类包括：
2 双蒽核类
• 2.1．二蒽酮类 二蒽酮类是由两分子蒽酮脱去一
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′连接。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 皆为二蒽酮衍生物的二糖链苷。
glc O O OH
glc O O OH
H H
COOH COOH
H H
-OH蒽醌中，受羰基吸电子作用的影响， OH上氧原子的电子密度降低，质子解离度增高， 故酸性较强。
H .. HO O O O O O
O
O-
O
-OH
-OH： 与羰基形成分子内氢键
酸性较弱
规律如下： 1．含有羧基的醌类化合物的酸性强于不含羧基者 。 2．醌类化合物母核上β-羟基的酸性强于α-羟基。 3．酚羟基数目增多，酸性增强。
第二节 理化性质
• 一、性状： 天然的醌类成分多为有色结晶，且随着 母核上酚羟基等助色团增多，可显黄、橙、棕红色 以至紫红色；蒽醌类化合物中茜草素型颜色（红→ 紫）较大黄素型（橙→黄）深。蒽醌类化合物多有 荧光，并且在不同的pH条件下所呈的荧光不同。 •
• 二、升华性：游离的醌类化合物一般具有升华性。 将药材粉末加热升华，再检识升华物可用来判断药 材中有无醌类化合物的存在。
1.8．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。
O Sn.HCl 还原 O H H OH O
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。
O
O O
O
对苯醌
邻苯醌
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。
O
8
7 6 5 1 4 2 3 1 2 6
O O
1 2
O
O
O
α -(1,4) 萘醌
β -(1,2) 萘醌