天然药物化学-醌类化合物

O
OH OH
OH
O
OH
COOH
O
O
I
OH O OH
O OH
Ⅱ
O III O
O IV
OH
HO
O
OH
HO
O
O VI
V
O 2.
OH OH
O
OH OH
O I O OH OH O COOH O III OH
O II OH
OH
O
O
O CH2 O O IV
3 . O O H O O H
O
O H
O H
CO H O O I O II O III
O
山扁豆双醌
CH 3 OH O OH
OH
O
OH
OH
O
天精
OH H C 3 O
第二节
理化性质
一、物理性质 （一）性状 多为有色结晶，无Ar-OH近乎于无色,助色 团越多，颜色越深如：黄、红、橙、紫红等。 蒽醌苷难以得到结晶。 一般都有荧光，并在不同PH时显示不同的 颜色。
如： 紫草 大黄 OH兰 红 中性 紫 H+ 红 黄
方法：取中草药粉末约 中草药粉末 0.1g，加10%硫酸水溶 液5ml，臵水浴上加热 10%硫酸+乙醚 2至10分钟，冷却后加 2ml乙醚振摇，静臵后 酸水 乙醚（黄色） 分取醚层溶液，加入 5%NaOH 1ml5%NaOH水溶液， 振摇。如有羟基蒽醌存 乙醚层 在，醚层则有黄色褪为 碱水层 无色，而水层显红色。 （红色） （无色）
橙黄、橙红、蒽醌（α- 羟基取代位 紫、红紫、 酚羟基、邻 臵的鉴别 蓝色 二酚羟基） 蒽 酮 1，8-二羟 基 蒽酮呈绿色
对亚硝基- 0.1%对亚 紫、绿、蓝、 二甲基苯 硝基-二甲 灰色 胺反应 基苯胺吡 啶液
练习：用化学法区别下列各组化合物：
1.
OH H3CO OCH3 O A O OH H3 CO O OH OH
glc
O
O
OH
H
H
H H
CO O H
CO O H
gl O c
O
OH
glc
O
O
OH
番泻苷A 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C10C10′为反式连接。
番泻苷B
是番泻苷A的异构体，其 C10-C10′为顺式连接
glc
O
O
OH
glc
O
O
OH
H H
CO O H CH O H 2
有毒
抗菌抗 大黄酚 肿瘤 R1=H
（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。
O OH R
1
茜草素
R1=OH R2=H
R3=H
R3=OH
R
O R 3
羟基茜草素 R1=OH R2=H
2
伪羟基茜草素R1=OH R2=COOH R3=OH
（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′，也有其它位臵连结。 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）
gl c
O
O
OH COOH COOH
（一）酸性 (1)酸性来源—— 羧基(COOH)、酚羟基（OH） 酸性基团的种类、数目 (2)影响酸性强弱的因素— 及连接位臵。 (3)酸性规律: ①含羧基的醌类酸性强于不含羧基者。 ②酚羟基的数目越多，酸性越强，但与位臵有关。 ③β-羟基的酸性强于α-羟基的酸性。
H .. HO O
O
O
>
O O
索 氏 提 取 器
（二）碱溶酸沉法 用于提取含酸性基团（Ar-OH、-COOH)的蒽 醌类化合物。
O
OH OH
O
O
O-
O
O
O
O
显红色
O
-
O
O
OH OO O
OH O
显红色
O
形成了新的共轭体系
显然，该显色反应与形成共轭体系的 酚羟基和羰基有关，因此羟基蒽醌以及具 有游离酚羟基的蒽醌苷均可显色，但蒽酚、 蒽酮、二蒽酮类化合物则需氧化形成羟基 蒽醌类化合物才能显色，可用于区别。
用本反应检查天然药物中是否有蒽醌类成分：
第五章 蒽醌类化合物
学习目的：
通过天然药物中蒽醌类化学成分的结 构类型、理化性质、提取分离鉴定技术及
应用实例的学习，为培养学生提取、分离、
鉴定蒽醌类化学成分的操作技术奠定基础。
概
定义： 醌类化合物指具有 共轭体系的环己二 烯二酮类化合物 （即不饱和环二酮 结构）或易转变成 这种醌式结构的化 合物。
述
分布：在自然界分布广泛。 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。
番泻叶图片
丹参图片
紫草图片
大黄图片
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）
OCH3
O B
醋酸镁反应
2.
OH
O
OH
COOH
O
A
对亚硝基-二 甲基苯胺反 应
OH
O
OH
COOH
B
第三节 提取与分离
一、提取方法 （一）有机溶剂提取法 一般选用甲醇或乙醇为溶剂，可同时将游离 态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出 来，浓缩后再依次用有机溶剂提取（多用 索氏提取法），可根据极性大小不同进行 初步分离（如将苷和苷元分开）。
3.醋酸镁反应（与金属离子的反应）
在蒽醌类化合物中，如果有α-酚羟基或邻位二酚 羟基结构式，则可以与Pb2+ Mg2+等金属离子形成络 合物，以醋酸镁为例生成物可能具有下列结构：
O O O O O Mg O O O H O O H O O
Mg
O
蓝色
O
橙色
当蒽醌化合物具有不同的结构时，与醋酸镁 形成的络合物也有不同的颜色，可用于鉴别：
O H
（二）碱性 来源于羰基氧原子，能接受质子表现微弱 的 碱性，能溶于浓硫酸生成红色洋盐。 （三）显色反应 主要取决于其氧化还原的性质及分子中的 酚-OH的性质。
（三）显色反应
(1) Feigl反应 醌的通性，所有具醌核的化合物均可反应。 醌类衍生物在碱性条件下经加热能迅速与 醛类及邻二硝基苯反应，生成紫色化合物。
根据-OH在母核上分布的位臵不同分两类：
（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。
OH
O
OH
R
1
O
R2= CH3 大黄素 R1=OH R2= CH3 大黄素甲醚 R1=OCH3R2= CH3 芦荟大黄素 R1=H R2=CH2OH R2 大黄酸 R1=H R2=COOH
用是因其在肠内变为大黄酸蒽酮所致。
OH O OH + COOH
番泻苷A
2
2glc
大黄酸蒽酮
2．二蒽醌类 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：
OH O OH
HO O HC 3
O OH
CH 3
（二）升华性： 游离蒽醌具有升华性，常压下加热可升华 而不分解。 如：大黄酚与大黄酚甲醚的升华温度在 124C；芦荟大黄素185C；大黄素206C；大 黄酸210C。一般升华温度随酸度的增强而升 高。 小分子的苯醌类和萘醌类还具有挥发性， 能随水蒸气蒸馏。
（三）溶解性： 符合苷类溶解性的一般规律 。
1-αOH或1-β OH或二个OH不在同环时，显 橙黄~橙色。 有一个α-OH，而且另一个OH在其邻位时， 显蓝~蓝紫色。 若两个在间位时，显橙红~ 红色。 若两个在对位时，显紫红~ 紫色。
4.对亚硝基-二甲基苯胺反应 羟基蒽酮类化合物，尤其是1,8-二羟基蒽酮 衍生物，当9位或10位未取代时，能与0.1% 的对亚硝基二甲苯胺的吡啶溶液反应而呈色。 由于蒽酮化合物酮基对位的次甲基上的氢 很活泼，易与对亚硝基二甲基苯胺上的亚硝 基氧原子脱去一分子水，缩合成共轭体系较 长的有色化合物。其颜色可为紫红、绿、蓝 以及灰、亮红、紫等，随分子结构而不同。 此反应可用于蒽酮类化合物的定性检查。 本反应不受蒽醌类、黄酮类、香豆素类、 糖类及酚类的干扰。
β-羟基蒽醌
α-羟基蒽醌
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。
H O
H
H
H O O
H
OH
O
O
O
O
O
O
＞
O O
＞
O
＞
O O
H
β-羟基 蒽醌
1,2-二羟 基蒽醌
1,8-二羟 基蒽醌
1,5-二羟 基蒽醌
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 由于蒽醌类化合物多数有酸性，在碱性 水溶液中可成盐而溶解，加酸酸化后析出因 此可利用碱溶酸沉法从有机溶剂中依次用 5%NaHCO3，5%Na2CO3，1%NaOH及5%NaOH水溶 液进行萃取，达到分离的目的。
H H
COOH CH OH 2
glc
O
O
OH
glc
O
O
OH
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。
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 物。如大黄及番泻叶中含有的番泻苷A的致泻作
O + 2HCHO + 2OH [H]
OH + 2HCOO -
O
醛类 还原剂
碱 催化剂
OH
氧化剂
OH + OH
氢醌
O
NO 2
[O] OH O
+
NO 2
NO 2 NO 2
邻二硝基苯
紫色
2、与碱液的反应（Bornträge反应）
羟基蒽醌类在碱性溶液中发生颜色改变， 会使颜色加深。多呈橙、红、紫红色。是 检识中药中羟基蒽醌类成分存在的最常用 的方法之一。对羟基蒽醌的结构判定也有 一定的辅助作用。 ----可区别含羟基的蒽醌与蒽酚衍生物
OH
O
OH
NO2
OH
O
OH
+
CH CH 3 N(CH ) 32 N 3 N(CH ) 32
OH
O
-
OH
CH
N
3 + N (CH ) 32
不同颜色反应鉴别特点及意义
反应类型 Feigl反应 Bornträge 反应 与金属离 子 反应试剂 甲醛、邻 硝基苯 碱 液 醋酸镁 （铅） 反应特征 紫 色 橙、红、 紫红、蓝 鉴别特点 意 义 苯、萘、菲、 非醌成分 蒽醌 羟基蒽醌类 羟基蒽醌 呈红色
2.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。如：柯亚素，大黄酚蒽酮。 O Sn.HCl 还原 OH O
O
蒽醌 蒽酚
H
H
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，该类成分可以慢慢被氧化成蒽醌类成 分。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。
结构：
O
O
O
O O
O
O
O
苯醌
萘醌
蒽醌
菲醌
第一节 结构类型
基本结构母核：
O 8 7 6 5 9 10 4 O
1
2
1，4，5，8 ——位
2，3，6，7 ——位
9，10 —— meso（中位）
3
蒽醌类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、虎杖等的有效成分。
蒽醌类成分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，蒽酮及蒽酮 的二聚体。 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 天然存在的蒽醌类成分在蒽醌母核上常有OH, -CH2OH,-OCH3和-COOH取代，通常以游离 形式及与糖结合成苷两种形式存在于植物体 内。
试比较下大黄中各类成分的酸性大小：
O OH
Байду номын сангаасOH
R1
大黄酚 大黄素 大黄素甲醚 芦荟大黄素 R 2 大黄酸
O
R1=H R2= CH3 R1=OH R2= CH3 R1=OCH3 R2= CH3 R1=H R2=CH2OH R1=H R2=COOH
试 1. 比 较 下 各 化 合 物 的 酸 HO 性 大 小 ： 由大到小： ⅡⅢⅠⅥⅤⅣ
苷元：通常可（易）溶于苯、乙醚、氯仿，可溶
于丙酮、甲醇及乙醇，不溶或难溶于水。 蒽苷：极性较大，易溶于甲醇及乙醇，也能溶解 于水，在热水中更易溶解，但在冷水中溶解度较小， 几乎不溶于乙醚、苯、氯仿等溶剂。
蒽醌碳苷：在水、有机溶剂中的溶解度都很小，但
易于吡啶中。
羟基蒽醌苷及苷元：碱溶酸沉
二、化学性质