醌类化合物-天然药物化学

O α位 二蒽 酮
glc O
O
OH
glc O
O
OH
H H
COOH COOH
H H
COOH COOH
glc O
O
OH
glc O
O
OH
番泻苷 A sennoside A glc O O OH
番泻苷 B sennoside B glc O O OH
番泻叶 Folium Sennae (Senna Leaf )
苯醌类化合物具有一定的生物活性。 中药凤眼草的果实中得到的2,6-二甲氧基苯醌有抗菌作用； 白花酸藤果中得到的信筒子醌有驱肠内寄生虫作用。 辅酶Q10用于治疗心脏病、高血压及癌症。
O H 3 CO OCH 3 HO O (CH 2 )10 CH 3 OH O 2,6-二甲氧基苯醌 2,6-dimethoxybenzoquinone O 信筒子醌 embelin
第四章 醌类化合物
Quinones
概述
定义： 指醌类或容易转变为具有醌类性质的化合物， 以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。 分布： 由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接 助色团后（-OH、-OMe等）多有颜色，故常作为动 植物、微生物的色素而存在于自然界中。
主要内容
1 2 3
结构类型 理化性质 提取分离 结构测定 生物活性
glc O O OH OH H H COOH COOH 大黄酸蒽酮 葡萄糖苷 glc O O OH 肠道微生物 2 O OH + COOH 2 glucose
番泻苷A
(四) 萘骈二蒽酮衍生物
O O
O
O
O
O
O
O
金丝桃属某些植物如贯叶连翘、 小连翘中含有的金丝桃素 (hypericin)、假金丝桃素 (pseudohypericin)均为萘骈二蒽酮 衍生物。
二、游离羟基蒽醌的分离
1. pH梯度萃取法
混合物乙醚溶液 乙醇提取 乙醇浸膏 乙醚捏溶 不溶物
乙醚溶液 5％NaHCO 3 NaHCO 3液 酸化 含－COOH的 羟基蒽醌 Na 2CO 3液 酸化 含β-OH的蒽醌 乙醚液
5％Na 2CO 3 乙醚液
乙醚液 1％NaOH NaOH液 酸化 含两个α-OH 的羟基蒽醌 NaOH液 酸化 含一个α-OH 的蒽醌 乙醚液 5％NaOH 残留物
紫红－紫
OH O OH
紫红 ~ 紫
第三节
醌类化合物的提取分离
1 2 3 4
游离醌类的提取 游离羟基蒽醌的分离 蒽醌苷类与苷元的分离 蒽醌苷类的分离
一、游离醌类的提取
有机溶剂 提取： 氯仿、乙 酸乙酯
碱提取-酸 沉淀法： 带游离酚 羟基的醌 类
水蒸气 蒸馏法： 分子量小 的苯醌及 萘醌
超临界流 体萃取、 超声提取
羟基分布在一侧 苯环上，多数化 合物呈橙黄至橙 红色。
大黄素型:
羟基分布在两侧 苯环上，多数化 合物呈黄色。
大黄素型羟基蒽醌
OH O OH
大黄 Rheum palmatum
R1
R2
R 1 =CH 3 R 1 =CH 3 R 1 =CH 3 R 1 =H R 1 =H
R 2 =H
O
大黄酚 大黄素 大黄素甲醚
(三) 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。 又分为中位连接(C-10−C10')和α位(C-1−C-1'或C-4−C-4') 相连； 这类物质多为黄色结晶，多以苷的形式存在，若催化 加氢还原则生成二分子蒽酮，用三氯化铁氧化则生成二 分子蒽醌; O O
H H
O 中位 二蒽 酮
邻苯醌和对苯醌均可由相应的二元酚氧化制得;
OH [O] OH O O
在碱性下可被次亚硫酸钠还原为氢醌
O OH [O] O OH OH
醌类通过这 种可逆的氧 化还原过 程，在生物 体内起着重 要的电子传 递媒介作用。
对苯醌
氢醌 hydroguinones
二、 萘醌类 (naphthoquinones)
茜草 Rubia cordifolia
R 1 =OH R 2 =COOH R 3 =OH
(二) 蒽酚及蒽酮
蒽醌在酸性条件下被还原，生成蒽酚及其互变异构 体蒽酮；
O OH
蒽酚及蒽酮类一般只在存于新鲜植物中，存放期间 易被氧化，生成蒽醌类； 蒽酚的中位羟基与糖缩合成苷后，则难以被氧化， 较稳定，因为形成的苷只有被水解除去糖才易被氧 化而转变为蒽醌衍生物；
丹参醌类成分具有——抗菌及 丹参醌类 扩张冠状动脉的作用。临床 上——治疗冠心病、心肌梗塞、 治疗由金黄色葡萄球菌引起的 疾病。
四、蒽醌类 (anthraquinones)
蒽醌类
蒽醌衍生物
蒽酚衍生物
二蒽酮类衍生物
大黄素型
茜草素型
(一) 蒽醌类 (anthraquinones)
O
8 7 6 5 8a 9 10 9a 1 2 3 4
OH
O CH 3 CHCH 2 CH C CH 3 R OH OH
OH
O
紫草素 R= 异紫草素 R=
软紫草 Arnebia euchroma
紫草 Lithospermum erythrorhizon
维生素K类是一类自然界存在的萘醌衍生物，主要包括 VK1、VK2 (肠道细菌合成)、VK3，具有促进血液凝固作 用，可用于新生儿出血、肝硬化及闭塞性黄疸出血等。
O COOEt O O COOEt C COOEt O C COOEt O COOEt
CH O
COOEt O O C OEt C O COOEt
O
O
在氨碱性下
+ 活性次甲基试剂
O O
（丙二酸酯、乙酰醋酸脂/醇液）
兰绿色 或 兰紫色
醌环上未取代位置
若结构中有-OH存在，反应速度减慢或不发生反应。 OH 例：下列化合物中哪一个能反应，哪个不能或受抑制。
O
CH 3 CH 3
OH
O
OH O 拉帕醌
胡桃醌
胡桃醌，橙色针状结晶，具有 胡桃醌 抗菌、抗癌及中枢神经镇静作 用。
兰雪醌，橙色结晶，抗菌、止 兰雪醌 咳、祛痰活性
从热带柿科一植物中 分得的三色柿醌为一 橙红色针晶，属邻醌 衍生物，该植物在非 洲曾用作治疗麻风病。
OH
O O
三色柿醌
从中药紫草及软紫草中分得一系列萘醌类衍生物， 有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。
4 5
第一节
醌类化合物的结构类型
苯醌
（benzoquinones）
萘醌
（naphthoquinones）
醌类化合物
（quinones）
蒽醌
（anthraquinones）
菲醌
（phenanthraquinone）
一、 苯醌类 (benzoquinones)
O O O
O 对苯醌 邻苯醌
是具有醌型结构的最简单化合物; 按其结构可分为邻苯醌及对苯醌两大类; 邻苯醌不稳定，故天然存在的苯醌化合物多为对苯醌衍 生物，其母核上常有-OH、-OCH3、-CH3等基团取代;
第二节
醌类的理化性质与呈色反应
理化性质 理化性质
物理性质
化学性质
一、物理性质
物理性质 物理性质 物理性质
溶解度
游离醌类极性较 小，一般溶于乙醇、 乙醚、苯、氯仿。 成苷后极性增大， 易溶于乙醇、甲醇。
升华性
游离的醌类化合物 具升华性。小分子 苯醌及萘醌还具挥 发性，可随水蒸气 蒸馏。
性状
醌类化合物母核引 入酚羟基等助色 团，表现一定的颜 色，取代越多，颜 色越深。
O O O O
α-(1,4)萘醌
O
O
β-(1,2)萘醌
amphi-(2,6)萘醌
目前从自然界得到的几乎均为α-萘醌类。 α-萘醌类是黄色结晶，可升华，微溶于水，能溶于乙 醇和乙醚。 天然萘醌衍生物多为橙黄色或橙红色结晶，个别为紫 色结晶。 许多萘醌类有很明显的生物活性。
胡桃醌、拉帕醌有抗癌活性。
O
二、化学性质
(一) 酸性
O OH O OH
O
O
醌核上的羟基取代相当于插烯酸结构，酸性与羧 基取代相当，可溶于5% NaHCO3溶液。
O HO
H O
O
O
β-OH
O
α-OH
酸性强弱顺序：
含-COOH > 含2个以上β-OH > 含1个β-OH > 含2个α-OH > 含1个α-OH
5% NaHCO3
R 2 =OH R 2 =OCH 3
R 2 =CH 2 OH 芦荟大黄素 R 2 =COOH
大黄酸 虎杖 Polygonum cuspidatum
茜草素型羟基蒽醌
O OH R1 R2
O
R3
R 1 =OH R 2 =H R 1 =OH R 2 =H
R 3=H R 3=OH
茜草素 羟基茜草素 伪羟基茜草素
反应
受抑制
不反应
5. 与金属离子的反应
O O Mg O O O
O
O
1个α-OH 1个β-OH 2个-OH不同环 1个α-OH 1个β-OH 二者处于邻位 1个α-OH 1个β-OH 二者处于间位 1个α-OH 另1个α-OH 二者处于对位
O
橙黄－橙
O
蓝－蓝紫
O
O Mg
O
O
橙红－红
O
OH OH
O
兰 ~ 兰紫 橙红 ~ 红
5% Na2CO3
1% NaOH
5% NaOH
例：试比较下列化合物的酸性强弱
D > C > A > B
(二) 颜色反应
显色性质 显色性质
Feigl
无色亚甲蓝
Borntrager’s
次甲基试剂
金属离子
1. Feigl反应
取醌类化合物水或苯溶液1滴，加入25％Na2CO3水溶液，4％ HCHO及5％邻二硝基苯的苯溶液各1滴，混合后置水浴加 热，1~4分钟内产生紫色。在该反应中，醌类只起到电子传递 的作用。
O CH 3 O CH 3 H n
O K1 O CH 3
H 3
O K2
O K3
三、菲醌类 (phenanthraquinone)
天然菲醌衍生物包括邻醌及对醌两种类型。
O O O O O O
邻菲醌 (I)
邻菲醌 (II)
对菲醌
O O O
丹参醌 IIA tanshinoone IIA
丹参 Salvia miltiorrhiza
2. 色谱法 硅胶、聚酰胺；一般不用氧化铝；
三、蒽醌苷类与苷元的分离
10a
4a
O
O
1, 4, 5, 8-位为α-位; 2, 3, 6, 7-位为β-位; 9, 10-位为meso-位;
O [H] [O] [H] [O] OH 氧化蒽酚 蒽酮 O
O 蒽醌 OH
蒽酚Baidu Nhomakorabea
蒽醌衍生物：天然蒽醌有1,2-蒽醌、1,4-蒽醌、9,10蒽醌，但由于C-9、C-10位氧化产物较为稳定，故 9,10-蒽醌最为常见。蒽醌母核上多有羟基取代，根据 羟基取代位置不同，可将羟基蒽醌分为两大类: 茜草素型:
贯叶连翘 Hypericum perforatum
St John’s Wort
抗抑郁、抗病毒
贯叶连翘很早在欧洲被用于镇静、抗抑郁及其他中枢神 经系统疾病。德国于1991年6月上市了一个以金丝桃素为 标准的新的抗抑郁药。目前，贯叶连翘的标准化水提取物 含有0.15%的金丝桃素和5%的hyperforin。 目前国际上对金丝桃属植物的兴趣，很大程度上是由于 金丝桃素和假金丝桃素的抗病毒作用。研究表明，两种化 合物在体外强烈地抑制各种逆转录病毒，包括人免疫缺陷 病毒(HIV)，有报道认为金丝桃素在细胞内的HIV-1抑制作 用是由于其与感染细胞中残留的毒粒成分相结合所致，是 一种有杀病毒作用的药物。
O OH O OOO
O
O
红色
O
Borntrager’s反应：用于检查中草药中是否含蒽醌
0.1g
中草药粉末 10%硫酸，乙醚 乙醚 5%NaOH NaOH
红色 10%硫酸，加热210min，放冷后， 加乙醚2ml萃取
酸水
加5%NaOH 1ml萃取
乙醚
黄色至无色
4. 与活性次甲基试剂的反应 对于醌环尚未完全取代的苯醌或萘醌，可在氨的碱性 环境中与活性次甲基试剂（乙酰乙酸酯、丙二酸酯、丙 二腈等）的溶液反应，生成蓝绿或蓝紫色； 蒽醌类无此反应； 萘醌苯环上有羟基取代时，此反应受抑制；
O + 2HCHO + 2OH O OH + OH NO 2 NO 2 O OH
-
OH + 2HCOO OH O + NO 2 NO 2 -
2. 无色亚甲蓝显色试验：无色亚甲蓝溶液可作为喷雾剂 用于PPC和TLC显色，专用于检出苯醌及萘醌，区别 于蒽醌。（白色背景蓝色斑点） 3. 碱性条件下的呈色反应 (羟基蒽醌的反应称为 Borntrager’s反应)：羟基苯醌、萘醌、蒽醌均可与碱 性试剂反应呈现一定颜色，蒽酮及蒽酚衍生物氧化成 蒽醌后才可发生碱性试剂的呈色反应。
H H
COOH CH 2OH
H H
COOH CH 2 OH
glc O
O
OH
glc O
O
OH
番泻苷 C sennoside C
番泻苷 D sennoside D
大黄泻下作用的有效成分不下20余种，在体内真正 起泻下作用的物质是大黄中的番泻苷A受大肠内细菌作 用的还原产物，但不是番泻苷元，而是大黄酸蒽酮或其 8-葡萄糖苷。但这仍不能完全代表大黄的泻下效力，大 黄中还有起协同作用的物质或其它泻下作用较强的物质 存在。