天然產(chǎn)物化學(xué)醌類化合物

天然產(chǎn)物化學(xué)醌類化合物第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日醌類化合物定義：醌類化合物是天然產(chǎn)物中一類比較重要的活性成分，是指分子內(nèi)具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)（醌式結(jié)構(gòu)）或容易轉(zhuǎn)變?yōu)檫@種醌式結(jié)構(gòu)的天然有機化合物，包括苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌，它們都具有一定的生理活性。第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日一、苯醌類苯醌類化合物從結(jié)構(gòu)上可分為對苯醌和鄰苯醌兩大類，鄰苯醌結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，故天然存在的苯醌類多為對苯醌衍生物，常見的取代基有-OH、-OCH3、-CH3或其他烴基側(cè)鏈。對苯醌鄰苯醌第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日

苯醌類化合物存在于27科高等植物中，在低等植物棕色海藻中也發(fā)現(xiàn)苯醌類化合物。天然苯醌類化合物多為黃色或橙色的結(jié)晶體，如存在于中藥鳳眼草果實中的2，6-二甲氧基對苯醌，為黃色晶體，具有較強的抗菌作用；存在于生物界的泛醌類能參與生物體內(nèi)的氧化還原過程，是生物氧化反應(yīng)的一類輔酶，稱為輔酶Q類，其中輔酶Q10已用于治療心臟病、高血壓及癌癥。2，6-二甲氧基苯醌第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、萘醌類萘醌類化合物從結(jié)構(gòu)上考慮可以有1,4、1,2、及2,6-萘醌三種類型。但天然存在的萘醌化合物多為1,4-萘醌的衍生物。第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日

萘醌大致分布在20科的高等植物中，含量較高的科有紫草科，柿科，藍雪科。如胡桃葉及其未成熟的果實中均含有胡桃醌，為橙色針狀結(jié)晶，具有抗菌，抗癌及中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜作用；茅膏菜和白雪菜中的藍雪醌為橙色結(jié)晶，有抗菌、止咳及祛痰作用；從中藥紫草中分得的紫草素及異紫草素衍生物具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用，為中藥紫草中的主要成分第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日三、菲醌類天然的菲醌衍生物包括鄰菲醌及對菲醌兩種類型，基本結(jié)構(gòu):第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日

含菲醌類的植物分布在唇形科、蘭科、豆科、番荔枝科等高等植物中，在地衣中也有分離得到。如從中藥丹參根中提取得到的多種菲醌衍生物，均屬于鄰菲醌類和對菲醌類化合物。丹參醌類成分具有抗菌及擴張冠狀動脈的作用，臨床上治療冠心病、心肌梗死有效。丹參醌第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日四、蒽醌類

蒽醌類成分包括蒽醌衍生物及不同還原程度的蒽衍生物，如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮等。天然蒽醌以9,10-蒽醌最為常見，比較穩(wěn)定。蒽醌類化合物大致分布在30余科的高等植物中，在地衣類和真菌中也有發(fā)現(xiàn)。多數(shù)蒽醌的母核上有不同數(shù)目的羥基取代，其中以二元羥基蒽醌為多，在β為上多有-CH3,-CH20H,-CHO,-COOH等基團取代。第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日（1）蒽醌衍生物

蒽醌的結(jié)構(gòu)類型有一定的規(guī)律性。根據(jù)羥基在母核上的位置，可將羥基蒽醌衍生物分為兩類。1、大黃素型這種類型的蒽醌其羥基分布在兩側(cè)苯環(huán)上，多呈棕黃色。許多重要的中藥如大黃、決明子等含有致瀉作用的1,8-二羥基蒽醌衍生物均屬于這一類型，以下幾種大黃素型羥基蒽醌衍生物在中藥中分布較廣。第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日羥基蒽醌衍生物多與葡萄糖、鼠李糖結(jié)合成甘而存在，有單糖苷，也有雙糖苷。2、茜素型分子中的羥基分布在一側(cè)的苯環(huán)上，顏色為橙黃至橙紅。例如中藥茜草中的茜草素及其苷類等，它們除藥用外，還是重要的天然染料。第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日（2）蒽酚（或蒽酮）衍生物蒽醌在酸性條件下被還原，生成蒽酚及其互變異構(gòu)體蒽酮。蒽酚衍生物也以游離苷元和結(jié)合成苷兩種形式存在。羥基蒽酚類對霉菌有較強的殺滅作用，是治療皮膚病有效的的外用藥，如柯椏素治療疥癬等癥，效果較好。如蘆薈中的蘆薈苷，是蒽酚苷類衍生物。蘆薈苷柯椏素第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日（3）二蒽酮類衍生物二蒽酮類成分可以看成是兩分子的蒽酮通過蒽環(huán)中位碳原子相互結(jié)合而成的衍生物。在雙蒽核衍生物中比較常見而重要的是二蒽酮衍生物類，例如大黃及番瀉葉中致瀉的主要成分番瀉苷A、B、C、D等皆為二蒽酮類衍生物第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日

二蒽酮衍生物除C10-C10的結(jié)合方式外，尚有其他形式。如金絲桃素為萘并二蒽酮類衍生物。存在與金絲桃屬某些植物中，具有抑制中樞神經(jīng)的作用。近年研究發(fā)現(xiàn)金絲桃素具有抗HIV病毒活性的作用。金絲桃素第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日醌類化合物的性質(zhì)1、一般性質(zhì)醌類化合物多為黃色至橙色的固體，取代的助色團如酚羥基等越多，顏色也就越深。游離的醌類化合物一般具有升華性。小分子的苯醌類及萘醌類還具有揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾，可據(jù)此進行分離和鈍化工作。游離醌類苷元極性較小，一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有機溶劑，基本上不溶于水。與糖結(jié)合成苷后極性顯著增大，易容于甲醇、乙醇中，在熱水中也可溶解，但在冷水中溶解度大大降低，幾乎不溶于苯、乙醚、氯仿等極性較小的有機溶劑中。第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日2、酸性

醌類化合物多具酚羥基或羧基，故多具有酸性。其酸性的強弱取決于是否有羧基及酚羥基的數(shù)目、位置。以游離蒽醌類衍生物為例，酸性強弱按下列順序排列：含-COOH者>含兩個以上β-OH者>

含一個β-OH

>

含兩個以上α-OH者

>含一個α-OH者

第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日3、呈色反應(yīng)醌類化合物的呈色反應(yīng)如下：（1）堿性條件下的呈色反應(yīng)羥基醌類在堿性溶液中發(fā)生顏色反應(yīng)，會使顏色加深。多呈橙、紅、紫紅色及藍色。例如羥基蒽醌類化合物遇堿顯紅--紫色的反應(yīng)稱Borntrager’s反應(yīng)，該顯色反應(yīng)與形成共軛體系的酚羥基和羰基有關(guān)。（2）無色亞甲藍顯色反應(yīng)無色亞甲藍溶液用于PPC和TLC作為噴霧劑，是檢出苯醌類及萘醌類的專用顯色劑。醌類衍生物層析展開后，噴以無色亞甲蘭溶液，若出現(xiàn)蘭色斑點可能含苯醌或萘醌不顯色可能含蒽醌第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日（3）與金屬離子的反應(yīng)

在蒽醌類化合物中，如果有α-酚羥基或鄰位二酚羥基結(jié)構(gòu)時，則可與Mg2+、Pb2+等金屬離子形成配合物。以乙酸鎂為例：羥基蒽醌和0.5%醋酸鎂的甲醇或乙醇液生成穩(wěn)定的橙紅色或紫色絡(luò)合物。生成的顏色隨分子中羥基的位置而有所不同。因此此反應(yīng)不僅作為蒽醌的一般定性檢查，而且可以提供羥基取代位置的線索，有利于結(jié)構(gòu)的推測。第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日（4）對亞硝基二甲基苯胺反應(yīng)羥基蒽醌類化合物，尤其是1,8-二羥蒽酮類衍生物，能與0.1%的對亞硝基二甲基苯胺的吡啶溶液反應(yīng)而呈色。該反應(yīng)不受黃酮類、香豆素、糖類及酚類化合物的干擾。第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日醌類化合物的提取分離醌類化合物結(jié)構(gòu)不同，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相差較大，而且以游離苷元以及與糖結(jié)合成苷兩種形式存在于植物中，特別是在極性及溶解度方面差別較大，沒有通用的提取分離方法。

一、醌類化合物的提?。?）水蒸氣蒸餾法適用于分子量小的苯醌及萘醌類化合物。由于具有揮發(fā)性可隨水蒸氣蒸餾出來，故可以用此法提取。

例如白雪花中的藍雪醌的提取，是將白雪花粗粉加水浸泡，然后進行水蒸氣蒸餾，餾出液放置后即有結(jié)晶析出，抽濾，用甲醇重結(jié)晶即得藍雪醌。第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日（2）有機溶劑提取法游離蒽醌類成分常用不同極性的溶劑順次進行分級提取，并可得到初步的分離。但羥基蒽醌在石油醚、苯、乙醚及氯仿中的溶解度并不大，所以提取需要花費較長時間。（3）堿提取-酸沉淀法用于提取帶游離酚羥基的醌類化合物。酚羥基與堿成鹽而溶于堿水溶液中，酸化后酚羥基被游離而沉淀析出。（4）其他方法近年來超臨界流體萃取法和超聲波提取法在醌類成分提取中也有應(yīng)用，即提高了提出率，又避免醌類成分的分解。第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、醌類化合物的分離（1）游離醌類化合物的分離采用上述幾種方法提取的游離醌類化合物，常常是多種性質(zhì)相近的醌類混合物，還需要進一步分離，一般可采用溶劑分布結(jié)晶法、梯度PH萃取法和色譜法。對于結(jié)構(gòu)極性差別大的蒽醌混合物，可利用不同極性的溶劑分別萃取分離。梯度PH萃取法A．由于蒽醌羥基位置、數(shù)目及羧基的有無，其酸度大小是有區(qū)別的，可分別溶于不同堿性的水液，故可采用梯度PH萃取法。此法為分離游離蒽衍生物的經(jīng)典方法，也為常用方法。5%NaHCO3液含-COOH及兩個以上β-酚OH

5%Na2CO3液含一個β-酚OH蒽醌類

1%NaOH液含兩個α-酚OH蒽醌類

5%NaOH液含一個α-酚OH蒽醌類第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日B．PH梯度萃取法對蒽衍生物進行初步分離，對性質(zhì)相似，酸性強弱相差不大的羥基蒽醌類則不能很好分離，故初分后再結(jié)合層析法進一步分離。

多用吸附柱層析，以硅膠、磷酸氫鈣、聚酰胺粉為吸附劑，不宜用氧化鋁，尤其是堿性氧化鋁，因為羥基蒽醌能與氧化鋁形成牢固螯合物，難以洗脫。第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日（2）游離蒽衍生物與蒽苷類的分離：根據(jù)它們的溶解性不同分離。苷元

極性小，難溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有機溶劑。苷

極性大，溶于水，難溶于乙醚、氯仿等有機溶劑。第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日（3）

蒽醌苷類的分離常用層析法。

這類成分水溶性強，分離及精制工作都較為困難，層析前用鉛鹽法或溶劑法處理，得較純總苷后再進一步分離。

溶劑法是用中等極性的有機溶劑如乙酸乙酯、正丁醇等，從除去游離蒽醌衍生物的水溶液中，將蒽醌苷萃取出來，再作進一步分離。第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日醌類化合物的結(jié)構(gòu)測定醌類化合物的結(jié)構(gòu)測定是一個難點，結(jié)構(gòu)分析時，一般先通過顯色反應(yīng)確定屬于醌類成分后，再分析紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜和質(zhì)譜。（一）UV:醌類化合物由于存在較長的共軛體系在紫外區(qū)域均出現(xiàn)較強的紫外吸收。苯醌：主要有三個吸收峰：240nm強

285nm中強

400nm弱萘醌：主要有四個吸收峰：257nm由醌樣結(jié)構(gòu)引起

245nm251nm335nm由苯樣結(jié)構(gòu)引起第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日蒽醌：對于蒽醌類母核上多具羥基取代，對于羥基蒽醌類主要有五個吸收峰：230nm左右，與－OH有關(guān)240nm—260nm，由苯?；Y(jié)構(gòu)引起．262nm----295nm，由醌樣結(jié)構(gòu)引起，與b-酚OH有關(guān)．262nm----295nm由苯?；Y(jié)構(gòu)引起，與苯環(huán)上供電基取代有關(guān)

>400nm，由醌樣結(jié)構(gòu)中的羰基引起與a-酚OH有關(guān)

（二）IR醌類化合物的紅外光譜的主要特征是羰基吸收峰以及雙鍵和苯環(huán)的吸收峰。1)羥基蒽醌類化合物的紅外區(qū)域有：①VC=O1675～1653cm-1（伸縮振動）②V-OH3600～3130cm-1（伸縮振動）③V芳環(huán)

1600～1480cm-1（芳環(huán)骨架振動）第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日2)如蒽醌母核上無取代，則兩個>C=O只給出一個吸收峰：1675cm-1

；3)如芳環(huán)上引入一個-OH時，將給出兩個>C=O吸收峰：1675～1647cm-1（游離）；

1637～1608cm-1（締合>C=O）第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日（三）NMR譜13C-NMR(1)醌類羰基碳原子的化學(xué)位移在182～188ppm;(2)對稱的羰基將只出現(xiàn)一個共振峰;(3)若α-位有羥基存在，由于羰基與羥基形成氫鍵，將使羰基碳原子的化學(xué)位移偏向低場，位于190～200ppm。(4)醌核上的碳較苯環(huán)上的碳，其化學(xué)位移位于低場。（四）MS譜主要特征如下：（1）分子離子峰通常為基峰；（2）失去1~2分子CO；第三十頁，共三十五頁，2022年，8月28日苯醌特征碎片峰：(m/z)P-苯醌——82、80、54、52萘醌特征碎片峰：(m/z)1,4-萘醌——104、76、50蒽醌特征碎片峰：(m/z)9,10-蒽醌——180、152及雙電荷離子峰m/z90與76第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日代表性含醌類天然產(chǎn)物1、大黃

大黃屬蓼科植物掌葉大黃，唐古特大黃和藥用大黃的干燥根及根莖，具有通里攻下，清熱解毒，活血化瘀等藥效。大黃中的化學(xué)成分有蒽苷、鞣苷等，其中蒽醌成分為主。大黃中的化學(xué)成分隨品種不同而有差異，羥基蒽醌衍生物總量約為2%-5%，其中游離羥基蒽醌的含量較少，一般占總量的1/10-1/5,包括大黃酚、大黃素、蘆薈大黃素、大黃酸和大黃素甲醚。大黃中的羥基蒽醌衍生物主要以苷類存在，大黃中的五中游離蒽醌均可與葡萄糖結(jié)合成苷。大黃中還存在著三種雙葡萄苷，分別是大黃酚、蘆薈大黃素和大黃酸的衍生物。大黃中蒽醌衍生物的種類、存在形式、含量與品種、采集時間及儲存時間均有較多關(guān)系，如新鮮大黃中含有還原狀態(tài)的蒽酚及蒽酮較多，在儲存過程中逐漸氧化為蒽醌。第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日

此外，大黃中還含有少量的土大黃苷及其苷元土大黃苷元，在結(jié)構(gòu)上為二苯乙烯的衍生物。劣等大黃中土大黃苷的含量高，因此通常認為含有土大黃苷的大黃質(zhì)量較次，在不少國家藥典中規(guī)定，大黃中不得檢出這一成分。大黃中含有10%-30%的鞣質(zhì)，主要有大黃鞣質(zhì)及其相關(guān)物，如沒食子酸，兒茶精和大黃四聚素。大黃鞣質(zhì)具有止瀉作用，與蒽苷瀉下作用恰好相反。此外，大黃中還含有樹脂類物質(zhì)。大黃具有瀉下、抗菌、解痙等多種藥理作用，其游離蒽醌具有抗菌活性，而蒽苷類具有瀉