中药化学第四章醌类化合物分析

番泻叶中含蒽衍生物约1.5％，主要成分为番泻苷 A～D，以及大黄酸葡萄糖苷和大黄酚等。其中番泻苷A 和B互为异构体，水解后均生成二分子葡萄糖和一分子苷 元，其苷元是由二分子大黄酸蒽酮通过C10－C10’相互结 合而成，苷元A为反式排列，苷元B为顺式排列。从其结 构可知其苷均有旋光性，而苷元则无旋光性。其苷经铂的 催化加氢反应，可生成二分子大黄酸蒽酮葡萄糖苷，苷元 被铬酸氧化可生成 两分子大黄酸。
虎杖
决明子
鼠李
芦荟
三 、生物活性
具有多方面的生理活性，如致泻、抗菌、利尿和止血 等，还有一些醌类化合物具有抗癌、抗病毒、解痉平喘等 作用，是一类很有前途的天然药物。 从结构上讲，天然醌类主要有四种类型：苯醌、菲 醌、萘醌和蒽醌等。其中蒽醌及其衍生物种类较多，生理 活性也较广泛。
第二节、 醌类化合物结构类型与分类
H H
2 O 大黄 酸
COOH
OH
O
OH
番泻苷 元 A
番泻苷C和番泻苷D也是一对同分异构体，均由一分子 大黄酸和一分子芦荟大黄素的蒽酮衍生物通过C10-C10′键结 合而成，其中苷C为反式，苷D为顺式。二者的苷和苷元均 有旋光性。
glc O O OH glc O O OH
H H
COOH CH2OH
2. 双蒽核类
2.1二蒽酮衍生物 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(C10-C10’)和α位(C1-C1’或C4-C4’) 相连。 O O
H H
O 中 位二 蒽 酮
O α 位二 蒽 酮
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。最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到的 番泻苷A,B,C,D.
(1)大黄素型：羟基分布于两侧苯环上，以下五种大黄 素型羟基蒽醌在中药中分布比较广泛。
OH O OH 大 大 大 芦 大 黄 黄 黄 荟 黄 酚 素 素 甲 醚 大 黄 素 酸 R1 H OH OCH3 H H R2 CH3 CH3 CH3 CH2OH COOH
R1 O
R2
羟基蒽醌衍生物多与葡萄糖、鼠李糖结合成苷，有单 糖苷，也有双糖苷，如
（一）苯醌类（benzoquinones)
分为:邻苯醌和对苯醌 两种,天然的多为对苯醌的 衍生物常见的取代基为 OH,OMe,Me和烷基等
6 5 4 对苯醌
O O O
1 2 3 6 5 4
1 2 3 邻苯醌
O
苯醌多为黄色或橙黄色结晶，能随水蒸气蒸馏，常有 令人不适的臭味，对皮肤和粘膜有刺激性，易被还原成相 应的对苯二酚。
药用大黄根中各种蒽衍生物据报道，蒽衍生物的总含量 约为3.1％。蒽醌化合物和蒽酮之间的含量比随季节而变化， 夏天多以蒽醌（氧化型）存在，而冬季则以蒽酮（还原型） 存在，其间转化时间约三周。蒽酮、蒽酮单糖苷、双糖苷之 间随外界的温度变化相对含量发生改变. 另外,大黄药材中含有的五种主要的羟基蒽醌类成分，其 相应的蒽酚衍生物都可能存在于新鲜的大黄根茎中。但贮存 三年以上的大黄，就不再检出这些蒽酚类成分了。 再如新鲜的虎杖根中存在少量大黄酚蒽酚，是以苷的形 式存在的, 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，除去糖才容易被氧化为蒽醌 衍生物，其不易提纯，研究起来较难.
glc O O OH glc O O OH
H H
COOH COOH
H H
COOH COOH
glc O
O
OH
glc O
O
OH
sennoside A
sennoside B
glc
O
O
OH
H H
COOH Pd COOH H2
glc 2
O
O
OH
COOH glc O O 番泻苷 A H+, H2O OH O OH OH COOH COOH CrO3 O OH OH 大黄 酸 蒽酮葡 萄糖苷
H H
COOH CH2OH
glc O
O
OH
glc O
O
OH
sennoside C
sennoside D
大黄中含番泻苷类约0.87％，主要是苷A和B，是大 黄泻下作用最有效的有效成分，泻效最强。大黄中的大黄 酸葡萄糖苷的泻下作用只有番泻苷类的三分之一，而其他 的蒽醌苷类泻效很微弱，苷元的作用更弱。
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。 实验证明，番泻苷A泻下作用的ED50比大黄粉或浸膏泻 下作用的ED50要大得多，即使以番泻苷A加上蒽醌苷的 泻下作用的ED50也比大黄粉要大，可见大黄中还有起协 同作用的物质或其它泻下作用较强的物质存在。 近来，大黄对肾功能的药理和临床作用受到重视， 研究表明，大黄提取物能有效地延缓慢性肾衰的进展， 同时发现大黄酸治疗糖尿病肾病，大黄素治疗尿毒症均 有良好的疗效。
第四章
第四章 醌类化合物 第一节、概述 第二节、醌类化合物结构类型与分类 第三节、醌类化合物的理化性质 第四节、蒽醌类化合物的提取与分离 第五节、醌类化合物的检识 第六节、醌类化合物的结构研究 第七节、含醌类化合物的中药研究实例
第一节、概述
一、概念与分类 醌类化合物是中药中一类具有醌式结构（饱和环二酮）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。
蒽醌衍生物种类较复杂，包括蒽醌衍生物及其不同程度 的还原产物：蒽醌，氧化蒽酚，蒽酚，蒽酮及蒽酮的二聚体。 其中大黄素型是分布最广泛的一种蒽醌化合物。
O [H] [O] O 蒽醌 Sn, HCl 还原 OH 氧 化 蒽酚 O
[O]
[H]
OH 互变
O
蒽酚
蒽酮
蒽醌

四、蒽醌类 按母核的结构分为两大类。
O HO (CH2)10CH3 OH O embellin CH3O CH3O O coenzymes Q O CH3 (CH2CH=C(CH3)CH2)n H O fumigatin H3C O OH
OMe
泛醌类(ubiquinones)是一类广泛存在于自然界中,是细胞生物 氧化反应中的一种辅酶,又称辅酶Q(coenzymes Q),治疗某些血液 疾病;肌肉疾病;心脏病;高血压和癌症。 且在一些霉菌的代谢产物中,得到具有强烈抗菌作用的夫霉醌 (fumigatin),如:上图示。
苯醌
凤眼草
对苯醌是黄色晶体，熔点 115.7 ℃，能随水蒸 气蒸出，具有刺激性臭味，有毒，能腐蚀皮肤， 能溶于醇和醚中。对苯醌很容易被还原成对苯二 酚。 如将对苯醌的乙醇溶液和无色的对苯二酚的乙 醇溶液混合，溶液颜色变为棕色，并有深绿色的 晶体析出。这是一分子对苯醌和一分子对苯二酚 结合而成的分子配合物，叫做醌氢醌，它的构造 式表示如下： O H O
O
H O
苯醌
苯醌母核上常见的取代基有-OH、
-OCH3、-CH3 或其它烃基侧链。
O H3CO OCH3
O HO (CH2)12CH3
O
O
2, 6-二甲氧基对苯醌
密花醌
天然苯醌类化合物多为黄色或橙黄色结晶体。
具有驱除肠内寄生虫作用的对醌衍生物，如白花酸藤果和木桂 花果实的驱绦虫有效成分证明是信筒子醌(embellin)。
（四） 蒽醌(anthraquinones)*****
蒽醌是许多中药如大黄、何首乌、虎杖等的有效 成分。目前已发现的蒽醌类化合物近200种，主要分 布于高等植物中，其他则主要存在于真菌及地衣类中，
在动物及细菌中也偶有发现，而且在真菌、地衣和动 物中存在的蒽醌类化合物的结构也往往比较特殊，这 类化合物具有多方面的生理活性，是醌类化合物中最 重要的一类物质。 在植物中的蒽醌衍生物主要分布于根、皮、叶及 心材，也可在茎、种子、果实中。多和糖结合成苷， 或以游离态存在。
OR1 O OR2 Glu Glu O O OH
H3C O 大黄 酚葡 萄糖苷 大黄 酚 -1-O-β -D-葡 萄糖苷 R1 glu H R2 H glu
MeO O
CH3
大黄 素 甲 醚 -8-O-β -D-龙 胆双 糖
蒽醌
大黄素型
药用大黄
(2) 茜草素型：羟基分布于一侧苯环上，颜色较深， 多呈橙黄色至橙红色。种类较少。最重要的中药是茜草。 茜草的根能止血、活血，主治咳嗽、痰中带痰以及风湿性 关节炎。从茜草根分离得到茜草素及其冬绿糖苷－－茜草 苷、羟基茜草素、伪羟基茜草素等多种蒽衍生物，其中茜 草素是重要的天然染料之一。在低年生茜草根中多以苷的 形式存在，而在多年生的茜草根中主要以游离苷元的形式 存在。 OH O
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单 蒽 核
双 蒽 核
1.单蒽核类
1.1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。
O
8 7 9 1 2
5
10
1,4,5,8位为α位 2,3,6,7位为β位 9,10位为meso位，又叫中位
4
O
植物中存在的蒽醌类成分多在蒽醌母核上有不同数目的羟基 取代，其中以二元羟基蒽醌为多，在β位多有一个甲基、羟甲基、 甲氧基、醛基或羧基取代，个别蒽醌化合物还有两个碳原子以 上的侧链取代。可呈游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植 物体内。 蒽醌的结构类型有一定的规律性，根据羟基在蒽醌母核上的 分布状况不同，将羟基蒽醌分为两类：大黄素型和茜草素型。
O Zn OHO H OH OH O OH
氧化蒽酚及蒽二酚不稳定，氧化蒽酚易氧化为蒽酮（或 蒽酚），蒽二酚易氧化为蒽醌，故较少存在于植物体中。
1.3蒽酚和蒽酮衍生物
蒽醌在酸性条件被还原，生成蒽酚及其互变异构体 －－蒽酮。
O O
Zn HCl
OH
O
蒽醌
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蒽酚
蒽酮
蒽酚或蒽酮的一些羟基衍生物可以游离态或结合成 苷类存在于一些植物性泻药中，往往是和相应的羟基蒽 醌衍生物共存。一般含量比较少，因为这类成分可以缓 缓被氧化成蒽醌类成分，故该类衍生物一般存在于新鲜 植物中。
（二）萘醌（naphthoquinones)
有三种结构类型，但天然的萘醌仅有α-萘醌类衍生物。如:
O O O O α (1,4) O β (1,2) amphi (2,6) O
且多带有羟基，多呈橙色至黄色，少数呈紫色。一些化合 物具有较强的生理活性, 如:胡桃醌( juglon) ,有抗菌、抗癌及 中枢神经镇静作用；蓝雪醌具有抗菌止咳及祛痰作用;拉帕醌 具有抗癌作用。 O
O O H3C H3C H3C O O C H HO OH O H2 C
OH
胡桃醌
蓝雪醌
拉帕醌
萘醌
胡桃
也有不含羟基的萘醌衍生物，维生素K类即是一例。例如 维生素K1和K2。
O CH3
n
O
CH3
H
O
O
两者的差别只在于侧链不同(K1 n=3,K2 n=2)，维生素K1为 黄色油状液体，维生素 K2 为黄色晶体 , 其在绿色植物（如菠 菜）、蛋黄、肝脏等含量丰富；二者主要作用是能促进血液的 凝固，所以可用作止血剂。 在研究维生素K1和K2及其衍生物的化学构造与凝血作用的 关系时，发现2-甲基-1,4-萘醌具有更强的凝血能力，称之为 维生素K3，可由合成方法制得。
R1 R2 R3 R1 R2 O
OH OH OH OH OH OH
茜草素 羟 基 茜 草素 伪 羟 基 茜 草素 OH
O
OH OH OH O
H H H OH COOH OH
R3
O O H2 C
O
O
蒽醌
茜草素型
茜草
1.2 氧化蒽酚衍生物
蒽醌在碱性溶液中可被锌粉还原生成氧化蒽酚及其互变 异构体蒽二酚。
（三） 菲醌类(phenanthraquinone)
有两种类型：
O O
O
O
邻醌
对醌
OH O CH2OH O
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。
O O O R
丹 参 酮 IIA R=H 丹 参 酮 IIA 磺 酸 钠 盐
丹参新 酮 甲 R=-SO3Na
菲醌
丹参
丹参中的醌类化合物多为橙色、红色至 棕红色的结晶，少数为黄色。具有抗菌及扩 张冠状动脉的作用，是中药丹参的主要有效 成分，总丹参酮可用于治疗金黄色葡萄球菌 等引起的疖，痈，蜂窝组织炎、痤疮等疾病。 由丹参酮IIA制得的丹参酮IIA磺酸钠注射液可 增加冠脉流量，临床上治疗冠心病、心肌梗 塞有效。