精《中药化学》讲义醌类.docx

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精《中药化学》讲义醌类

（精）《中药化学》讲义：

醌类

醌类化合物包括醌类或容易转化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。

第一节结构与分类

醌类化合物从结构上分主要有苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌等四类。

一、苯醌类

可分为邻苯醌和对苯醌两大类。

二、萘醌类

许多萘醌类化合物具有明显的生物活性，如从中药紫草及软紫草中分得的一系列紫草素及异紫草素衍生物，具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用，与其清热凉血的药性相符，可认为这些萘醌化合物为紫草的有效成分。

三、菲醌类

天然菲醌类衍生物包括邻醌及对醌两种类型。

四、蒽醌类

蒽醌类成分包括蒽酮及其不同还原程度的产物。

按母核可分为单蒽核及双蒽核，按氧化程度又可分为氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮、蒽酚及蒽酮的二聚物。

按是否含糖和是否形成苷来分类，分为游离蒽醌和结合蒽醌。

（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，其C-9、C-10为最高氧化状态，较为稳定。

（1）大黄素型这类蒽醌其羟基分布于两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。

许多中药如大黄、虎杖等有致泻作用的活性成分就属于此类化合物。

羟基蒽醌类衍生物多与葡萄糖、鼠李糖结合成苷存在。

（2）茜草素型这类蒽醌其羟基分布在一侧苯环上，颜色为橙黄至橙红色，种类较少，如中药茜草中的茜草素及其苷、羟基茜草素、伪羟基茜草素。

2.氧化蒽酚类

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，氧化蒽酚及蒽二酚均不稳定，氧化蒽酚易氧化成蒽酮或蒽酚，蒽二酚易氧化成蒽醌，故两者较少存在于植物中。

3.蒽酚或蒽酮类

蒽醌在酸性溶液中被还原，则生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。

在新鲜大黄中含有蒽酚类成分，贮存2年以上则检测不到蒽酚。

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，只有经过水解去糖后，才容易被氧化转变成蒽醌类化合物。

4.C-糖基蒽类

这类蒽衍生物是以糖作为侧链通过碳-碳键直接与苷元相连。

（二）双蒽核类

l.二蒽酮类衍生物二蒽酮类是二分子蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成的化合物，其上下两环的结构相同且对称，又可分为中位连接和α位连接等形式。

二蒽酮多以苷的形式存在，若催化加氢还原则生成二分子蒽酮，用FeCl3氧化则生成二分子蒽醌。

如中药大黄、番泻叶中致泻的主要成分番泻苷A、B、C、D等皆为二蒽酮类衍生物。

大黄中致泻的主要成分番泻苷A，就是因其在肠内转变为大黄酸蒽酮而发挥作用。

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。

天然二蒽醌类中两个蒽醌环都是相同且对称的，由于空间位阻的相互排斥，使两个蒽醌环呈反向排列，如山扁豆双醌。

3.去氢二蒽酮类中位二蒽酮脱去一分子氢被进一步氧化，两环之间以双键相连的称为去氢二蒽酮。

颜色呈紫红色。

4.日照蒽酮类去氢二蒽酮进一步氧化，α与α’位相连组成一六元环，形成日照蒽酮类化合物。

5.中位苯骈二蒽酮类这类化合物的结构在天然蒽衍生物中具有最高氧化程度，也是天然产物中高度稠合的多元环系统之一。

第二节理化性质

一、性状

醌类化合物随着助色团酚羟基的引入而表现出一定的颜色。

引入的助色团越多，颜色则越深。

二、升华性

游离的醌类多具升华性，小分子的苯醌类及萘醌类具有挥发性。

三、溶解性

游离醌类多溶于有机溶剂，微溶或不溶于水。

而醌类成苷后，极性增大。

四、酸碱性

蒽醌类衍生物酸性强弱的排列顺序为：

含COOH>含二个以上β-OH>含一个β-OH>含二个以上α-OH>含一个α-OH。

在分离工作中，常采取碱梯度萃取法来分离蒽醌类化合物。

用碱性不同的水溶液（5%碳酸氢钠溶液、5%碳酸钠溶液、1%氢氧化钠溶液、5%氢氧化钠溶液）依次提取，其结果为酸性较强的化合物（含COOH或二个β-OH）被碳酸氢钠提出;酸性较弱的化合物（含一个β-OH）被碳酸钠提出;酸性更弱的化合物（含二个或多个α-OH）只能被1%氢氧化钠提出;酸性最弱的化合物（含一个α-OH）则只能溶于5%氢氧化钠。

五、显色反应

（1）Feigl反应醌类衍生物在碱性条件下加热与醛类、邻二硝基苯反应，生成紫色化合物。

（2）无色亚甲蓝显色试验无色亚甲蓝乙醇溶液（1mg/ml）专用于检识苯醌及萘醌。

样品在白色背景下呈现出蓝色斑点，可与蒽醌类区别。

（3）Borntrager’s反应在碱性溶液中，羟基醌类颜色改变并加深，多呈橙、红、紫红及蓝色，如羟基蒽醌类化合物遇碱显红至紫红色,称之为Borntrager’s反应。

蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物需氧化形成羟基蒽醌后才能呈色，其机理是形成了共轭体系。

（4）Kesting-Craven反应当苯醌及萘醌类化合物的醌环上有未被取代的位置时，在碱性条件下与含活性次甲基试剂，如乙酰乙酸酯、丙二酸酯反应，呈蓝绿色或蓝紫色。

蒽醌类化合物因不含有未取代的醌环，故不发生该反应，可用于与苯醌及萘醌类化合物区别。

（5）与金属离子的反应蒽醌类化合物如具有α-酚羟基或邻二酚羟基，则可与Pb2+、Mg2+等金属离子形成络合物。

与Pb2+形成的络合物在一定pH条件下能沉淀析出，与Mg2+形成的络合物具有一定的颜色，可用于鉴别。

如果母核上只有1个α-OH或1个β-OH，或2个-0H不在同环上，则显橙黄至橙色;如已有1个α-OH，并另有1个-0H在邻位则显蓝至蓝紫色，若在间位则显橙红至红色，在对位则显紫红至紫色。

A型题

大黄酸可溶于（）

A.水

B.石油醚

C.碳酸氢纳溶液

D.烯盐酸溶液

E.苯

『正确答案』C

下列蒽醌类化合物中，酸性强弱的顺序是（）

A.大黄酸>大黄素>芦荟大黄素>大黄酚

B.大黄酸>芦荟大黄素>大黄素>大黄酚

C.大黄素>大黄酸>芦荟大黄素>大黄酚

D.大黄酚>芦荟大黄素>大黄素>大黄酸

E.大黄酸>大黄素>大黄酚>芦荟大黄素

『正确答案』A

能用于大黄素型和茜草素型两类化合物在结构上的主要区别是（）

A.羟基数目不同

B.甲氧基数目不同

C.羟甲基数目不同

D.羟基在母核上的分布不同

E.连接糖的个数不同

『正确答案』D

第三节提取与分离

一、提取

一般选用甲醇、乙醇作为提取溶剂。

二、分离

1.蒽醌苷类和游离蒽醌衍生物的分离蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的溶解性不一样，前者易溶于水，而后者则易溶于有机溶剂如氯仿等，因而常用与水不混溶的有机溶剂萃取或回流提取蒽醌粗提物，可将两者分开。

2.游离蒽醌衍生物的分离一般采用溶剂分步结晶法、pH梯度萃取法和色谱法。

pH梯度萃取法是最常用的手段。

柱色谱法常用的吸附剂有硅胶、磷酸氢钙、聚酰胺，一般不用氧化铝，以免发生不可逆的化学吸附。

3.蒽醌苷类的分离蒽醌苷类水溶性较强，需要结合吸附及分配柱色谱进行分离，常用载体有聚酰胺、硅胶及葡聚糖凝胶。

第四节结构测定

一、红外光谱法（IR）

1.蒽醌的羰基频率饱和直链酮型羰基的典型伸缩频率为l715cm-1，由于蒽醌羰基的α、β位存在共轭系统，故未取代蒽醌伸缩频率为1675cm-1。

当蒽醌环上有取代基时，羰基的伸缩频率及吸收强度都改变。

一般吸电子基团使频率变高，波数增加，供电子基团使频率变低，波数减少。

2.羟基蒽醌的羟基频率α-OH因与C=O缔合，其吸收频率移至3150cm-1以下，多与不饱和CH的伸缩振动频率重叠;β-OH振动频率较α-OH高，在3600～3150cm-1区间，若只有1个β-OH，则大多数在3300～3390cm-1之间有1个吸收峰，若在3600～3150cm-1之间有几个峰，表明蒽醌母核可能有多个β-OH。

3.1，8-二羟基蒽醌和1-羟基蒽醌具有2个羰基峰，其中1，8-二羟基蒽醌的2个羰基峰相差大于40cm-1，1-羟基蒽醌的2个羰基峰相差小于40cm-1。

其他类型的羟基蒽醌均为1个羰基峰。

二、质谱法

蒽醌类衍生物的质谱特征是分子离子峰为基峰，游离醌依次脱去两分子CO，得到M-CO及M-2CO的强峰以及它们的双电荷峰。

第五节含醌类化合物的中药实例

一、大黄

1.主要化学成分

大黄具有泄热通肠、凉血解毒、逐瘀通经的功效。

现已从大黄中分离得到蒽醌、二蒽酮、芪、苯丁酮、单宁、萘色酮等不同种类的80多种化合物，大体上可分为蒽醌类、多糖类与鞣质类。

其中蒽醌类及其衍生物含量为3%-5%，分为游离型与结合型。

游离型包括大黄酸、大黄素、土大黄素、芦荟大黄素、大黄素甲醚、大黄酚、异大黄素等，结合型主要包括蒽醌苷和双蒽酮苷。

双蒽酮苷中有番泻苷A、B、C、D、E、F。

其中A与B、C与D、E与F互为内消旋体，A、C、E的10-10’位为反式，B、D、F为顺式。

大黄中的蒽醌衍生物一般以结合状态为多。

新鲜大黄在贮存过程中蒽酚或蒽酮可逐渐氧化为蒽醌。

2.大黄中蒽醌苷的提取分离亦可利用大黄所含蒽醌类物质的极性不同，分别用碱性不同、浓度不同的KHC03溶液、Na2C03溶液、KOH溶液和盐酸实现大黄酸、大黄素、芦荟大黄素、大黄酚和大黄素甲醚等化合物的萃取分离。

近年来，超声技术等亦被用于大黄蒽醌类成分的提取中。

二、丹参

丹参含有多种菲醌衍生物，其中丹参醌ⅡA、丹参醌ⅡB、隐丹参醌、丹参酸甲酯、羟基丹参醌等为邻醌类衍生物，丹参新醌甲、丹参新醌乙、丹参新醌丙为对醌类化合物。

上述脂溶性成分中的菲醌类化合物可以通过下列化学法鉴别，即取少量样品，加浓硫酸2滴，丹参醌Ⅱ显绿色，隐丹参醌显棕色，丹参醌I显蓝色。

此外，还可通过荧光法、薄层色谱法等进行相关化学成分的鉴别。

三、紫草

紫草主要含有紫草素、异紫草素等成分，结构属于萘醌类，为紫草的有效成分，具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。

主要成分为萘醌类色素，包括乙酰紫草素、欧紫草素、紫草素、β，β-二甲基丙烯酰紫草素、β，β-二甲基丙烯酰欧紫草素、去氧紫根素等。

临床应用的紫草素为羟基萘醌的混合物，各类成分均系萘醌分子侧链上羟基与不同酸形成的酯，存在于紫草根中。

该类成分具有抗肿瘤、抗炎和抗菌活性，还有抗肝脏氧化损伤和抗受孕作用。

另外紫草素作为天然色素已广泛应用于医药、化妆品和印染工业中。

四、虎杖

主要含有蒽醌类化合物，如大黄酸、大黄素、大黄素甲醚、大黄酚及其糖苷等。

A型题

对碱显红色的化合物是（）

A.番泻苷A

B.番泻苷B

C.大黄素

D.芦荟苷

E.大黄苷

『正确答案』C

番泻苷A用三绿化铁氧化、盐酸水解以后得到（）

A.大黄酸

B.大黄酸葡萄糖苷

C.番泻苷元A

D.大黄酸蒽酮

E.大黄酸蒽酮葡萄糖苷

『正确答案』A

B型题

A.Feigl反应

B.无色亚甲蓝的显色反应

C.Borntrager’s反应

D.KestingCraven反应

E.醋酸镁反应

醌类衍生物都具有的反应是（）

『正确答案』A

专用于检识苯醌及萘醌的反应是（）

『正确答案』B

羟基蒽醌显红色到紫红色，蒽酮氧化以后，也可显色的反应是（）

『正确答案』C

苯醌及萘醌在化合物的醌环上有没有被取代的位置的时候，具有（）反应

『正确答案』D

A型题

将下列混合后溶于乙醚，用5%的碳酸钠溶液来萃取，能够被萃取出来的是（）

A.丹参新醌甲

B.紫草素

C.大黄素

D.大黄酸

E.茜草素

『正确答案』D

在羟基蒽醌的红外光谱中有一个羰基信号的化合物是（）

A.大黄素

B.大黄素甲醚

C.茜草素

D.羟基茜草素

E.大黄酚

『正确答案』D