天然药物化学第五章醌类化合物

关于天然药物化学第五章醌类化合物定义：是指分子内具有不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变成这种结构的天然有机化合物。第一节醌类化合物的结构类型分布：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。第2页,共80页，2024年2月25日，星期天

一．苯醌类

苯醌类（benzoquinones）化合物从结构上分为对苯醌和邻苯醌。天然存在的苯醌化合物多为对苯醌的衍生物。对苯醌邻苯醌（结构不稳定）第一节醌类化合物的结构类型第3页,共80页，2024年2月25日，星期天分布： 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。第4页,共80页，2024年2月25日，星期天

醌类化合物主要存在于高等植物的蓼科、茜草科、鼠李科、百合科、豆科等科属以及低等植物地衣类和菌类的代谢产物中。是许多天然药物如大黄、何首乌、虎杖、决明子、芦荟、丹参等药材的有效成分。醌类化合物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。分布：第5页,共80页，2024年2月25日，星期天

一．苯醌类

苯醌类（benzoquinones）化合物从结构上分为对苯醌和邻苯醌。天然存在的苯醌化合物多为对苯醌的衍生物。常见的取代基为OH，OMeMe和烷基等。对苯醌邻苯醌（结构不稳定）第6页,共80页，2024年2月25日，星期天第7页,共80页，2024年2月25日，星期天二．萘醌类

萘醌类（naphthoquinones）从结构上可以分成三种类型α-(1，4)、β-(1，2)及amphi-(2，6)，但从天然物中得到的均为α-萘醌类。α-(1，4)萘醌β-(1，2)萘醌amphi-(2，6)萘醌第8页,共80页，2024年2月25日，星期天第9页,共80页，2024年2月25日，星期天

天然菲醌（phenanthraquinone）有邻醌和对醌两种类型。三．菲醌类邻菲醌（Ⅰ）对菲醌邻菲醌（Ⅱ）第10页,共80页，2024年2月25日，星期天从丹参根中提取得到的丹参醌类成分具有抗菌及扩张冠状动脉的作用。丹参醌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。

丹参醌ⅡAR1=CH3R2=H丹参醌ⅡBR1=CH2OHR2=H羟基丹参醌ⅡAR1=CH3R2=OH丹参酸甲酯R1=COOCH3R2=H第11页,共80页，2024年2月25日，星期天丹参新醌甲

R=CH(CH3)CH2OH丹参新醌乙R=CH(CH3)2丹参新醌丙R=CH3第12页,共80页，2024年2月25日，星期天四．蒽醌类(anthraquinones)蒽醌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。目前已经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。第13页,共80页，2024年2月25日，星期天

蒽醌类成分包括蒽醌衍生物及其不同还原程度的产物，如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚物。1,4,5,8位---α位2,3,6,7位---β位9.10位－meso位（中位）第14页,共80页，2024年2月25日，星期天

天然界存在的蒽醌类成分多为蒽醌的羟基、羟甲基、甲氧基、羧基衍生物。根据羟基在蒽醌母核上的分布状况不同，可分为两类：

1．大黄素型（一）蒽醌衍生物

羟基分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。大黄、首乌、虎杖中的主要蒽醌衍生物多数属于大黄素型。

第15页,共80页，2024年2月25日，星期天R1=CH3R2=H大黄酚R1=CH3R2=OH大黄素R1=CH3R2=OCH3

大黄素甲醚R1=HR2=CH2OH芦荟大黄素R1=HR2=COOH大黄酸1．大黄素型（一）蒽醌衍生物

第16页,共80页，2024年2月25日，星期天

大黄中的羟基蒽醌衍生物多与葡萄糖结合成苷类。有单糖苷，双糖苷。一般结合位置在1位、8位与3位。

（一）蒽醌衍生物

大黄素甲醚-8-O-β-D-龙胆双糖大黄酚-8-O-β-D-葡萄糖苷glc

H大黄酚-1-O-β-D-葡萄糖苷H

glc第17页,共80页，2024年2月25日，星期天

分子中的羟基分布在一侧的苯环上。化合物颜色较深，多为橙黄色至橙红色，种类较少。R1=OHR2=R3=H茜草素R1=OHR2=HR3=OH羟基茜草素2．茜草素型（一）蒽醌衍生物

茜草中还含有木糖和葡萄糖的蒽醌苷类化合物，有单糖苷和双糖苷。第18页,共80页，2024年2月25日，星期天（二）蒽酚或蒽酮衍生物第19页,共80页，2024年2月25日，星期天（二）蒽酚或蒽酮衍生物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。氧化蒽酚及蒽二酚不稳定，氧化蒽酚易还原为蒽酮（或蒽酚），蒽二酚易氧化为蒽醌，故较少存在于植物体中。第20页,共80页，2024年2月25日，星期天

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。

（二）蒽酚或蒽酮衍生物蒽酚蒽酮第21页,共80页，2024年2月25日，星期天

蒽酚（或蒽酮）的羟基衍生物一般存在于新鲜植物中（如在新鲜大黄中可以得到），但随着贮存的时间，该成分缓缓被氧化转为蒽醌类成分。蒽酚类衍生物以游离和结合成苷的两种形式存在。meso-位上羟基与糖结合成的苷性质比较稳定，只有水解成苷元后才能容易被氧化。羟基蒽酚类具有杀灭真菌作用，临床上用于治疗疥癣等皮肤病，如柯桠素。（二）蒽酚或蒽酮衍生物第22页,共80页，2024年2月25日，星期天

这类可以看成是两个分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成的化合物。番泻苷A—致泻成分（三）二蒽酮类衍生物第23页,共80页，2024年2月25日，星期天（三）二蒽酮类衍生物萘骈二蒽酮衍生物：

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。具有抗抑郁，抗病毒作用。第24页,共80页，2024年2月25日，星期天除了以上三种类型以外，还有糖作为侧链通过碳-碳键直接与蒽环连接的，如芦荟致泻的主要有效成分芦荟苷。芦荟苷第25页,共80页，2024年2月25日，星期天第二节醌类化合物的理化性质

学习要点：①醌类化合物的性状、升华性、溶解性等理化性质及其与结构的关系。②醌类化合物的酸性强弱与结构的关系。③蒽醌类化合物的显色反应及其应用。第26页,共80页，2024年2月25日，星期天一．物理性质

天然醌类几乎都是有色晶体，颜色随分子中助色团的增加而加深，一般呈黄、橙、红、紫色等。苯醌和萘醌多以游离形式存在，而蒽醌多以苷的形式存在，难以得到结晶。（一）性状（二）升华性

游离的醌类多具有升华性。常压下加热可升华而不分解。如大黄酚和大黄素甲醚升华温度为124oC，芦荟大黄素为185oC，大黄素为206oC，大黄酸为210oC.第27页,共80页，2024年2月25日，星期天游离醌类——溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，难溶于水。结合成苷——易溶于甲醇、乙醇、热水，但在冷水中难溶，不溶于苯、乙醚、氯仿等低极性溶剂。

※注意：有些醌类结构中有易氧化的取代基，对光不稳定，处理时在暗处进行，并避光贮存。一．物理性质（三）溶解度第28页,共80页，2024年2月25日，星期天（一）酸性

二．化学性质与显色反应

蒽醌类化合物多数带有羧基、酚羟基，显酸性。

酸性强弱与分子中是否存在羧基、Ar-OH的数目及位置有关。有以下规律：1.带有羧基的蒽醌类化合物酸性强于不带羧基的蒽醌化合物，具有芳香酸的通性，能溶于NaHCO3溶液。第29页,共80页，2024年2月25日，星期天2.

酸性强弱与Ar-OH的数目及位置有关。β-OH蒽醌的酸性大于α

-OH蒽醌。β-OH蒽醌化合物可溶于Na2CO3,而α

-OH蒽醌溶于NaOH。﹥β-OH蒽醌α-OH蒽醌第30页,共80页，2024年2月25日，星期天3.酚羟基的数目增多，酸性也增强，但与位置有关：>>>1,5-二羟基1,2-二羟基1,8-二羟基第31页,共80页，2024年2月25日，星期天以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱顺序为：含-COOH>含两个以上β-OH>含一个β-OH>NaHCO35%NaHCO35%Na2CO3

含两个α-OH>含一个α-OH1%NaOH5%NaOH

碱梯度萃取法进行提取分离

第32页,共80页，2024年2月25日，星期天R1=CH3R2=H大黄酚R1=CH3R2=OH大黄素R1=CH3R2=OCH3

大黄素甲醚R1=HR2=CH2OH芦荟大黄素R1=HR2=COOH大黄酸第33页,共80页，2024年2月25日，星期天例：试比较下列化合物的酸性强弱第34页,共80页，2024年2月25日，星期天ABCD第35页,共80页，2024年2月25日，星期天

羟基醌类在碱性溶液中会引起颜色改变并加深，多呈橙、红、紫红色及蓝色。1.碱性条件下的呈色反应

：

二．化学性质与呈色反应（二）颜色反应Borntrager`s反应：（保恩特莱格反应）指羟基蒽醌类化合物遇碱显红~紫红色的反应。反应机理如下：第36页,共80页，2024年2月25日，星期天反应机理：（二）颜色反应

二．化学性质与呈色反应形成新的共轭体系第37页,共80页，2024年2月25日，星期天

粉末0.1g，加入10%硫酸水溶液，在水浴中加热2至10分钟，放冷后加2ml乙醚振摇，放置，分出乙醚层，再加5%NaOH水溶液振摇。如果有羟基蒽醌类成分，则乙醚层由黄色变为无色，而NaOH层显红色。从中药饮片中检查羟基蒽醌类成分的方法：第38页,共80页，2024年2月25日，星期天

在蒽醌类化合物结构中，如有α-酚羟基或邻二酚羟基时，可以与铅、镁等金属离子形成络合物。2．与金属离子的反应：第39页,共80页，2024年2月25日，星期天与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色，可用于鉴别。

一个α或一个β-OH或两个-OH不在同一个环上：橙黄~橙色已有一个α-OH，若邻位有-OH：蓝色~蓝紫色，如茜草素。若间位有-OH：橙红~红色，如大黄素。若对位有-OH：紫红~紫色，如羟基茜草素。与醋酸镁的反应：~~~第40页,共80页，2024年2月25日，星期天3．对亚硝基二甲苯胺反应：1,8-二羟基蒽酮衍生物，其羰基对位亚甲基上的氢很活泼，可与对亚硝基二甲苯胺缩合成共轭体系较长的化合物。绿色第41页,共80页，2024年2月25日，星期天一．游离醌类的提取方法1.有机溶剂提取法：

游离醌类极性较小，故苷元可用极性较小的有机溶剂如氯仿、苯、乙醚等进行提取，提取液适当浓缩，进一步结合重结晶法精制。2.

碱提取—酸沉淀法：

适合提取带有酚羟基的醌类化合物。

适合分子量小的具有挥发性的苯醌及萘醌。第三节醌类化合物的提取分离3.

水蒸气蒸馏法：

第42页,共80页，2024年2月25日，星期天二．游离羟基蒽醌类的分离1.采用PH梯度萃取法：

利用游离羟基蒽醌类分子结构中羟基的数目及位置不同表现的酸性强弱不同，用不同PH的碱液来萃取。但对于性质相似、酸性强弱差别不大的羟基蒽醌混合物的分离则存在局限性。第三节醌类化合物的提取分离第43页,共80页，2024年2月25日，星期天第44页,共80页，2024年2月25日，星期天二．游离羟基蒽醌类的分离2.色谱法：色谱法是系统分离羟基蒽醌类化合物最有效的手段。当药材中含有一系列结构相近的蒽醌衍生物时，必须经过色谱方法才能得到彻底分离。游离羟基蒽醌类化合物色谱常用的吸附剂主要是硅胶，一般不用氧化铝，尤其不用碱性氧化铝，以避免于酸性的蒽醌类成分发生化学吸附而难以洗脱。游离羟基蒽醌类化合物含有酚羟基，故聚酰胺有时也作为色谱吸附剂使用。

第45页,共80页，2024年2月25日，星期天2.色谱法：第46页,共80页，2024年2月25日，星期天三．蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元的分离

蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元极性差别很大，故在有机溶剂中的溶解度不同。苷在有机溶剂中不溶，而苷元（游离状态下）易溶于有机溶剂，借此分离。一般游离羟基蒽醌类在植物体内通过酚羟基或羧基结合成镁、钾、钙盐形式存在。为了充分提取游离蒽醌类，必须先加酸酸化，使之全部游离后再用有机溶剂提取。第47页,共80页，2024年2月25日，星期天四．蒽醌苷类的分离

蒽醌苷类极性较大，分离和纯化较困难，现多应用色谱方法。除去杂质的方法：

1.铅盐法

2.溶剂法但色谱之前，往往要预先除去大部分杂质，制得较纯的总苷后再进行分离。

色谱法常用的载体有：硅胶、葡聚糖凝胶及反相硅胶柱色谱第48页,共80页，2024年2月25日，星期天蒽醌苷的分离：应用聚酰胺色谱法及葡聚糖凝胶柱色谱法对蒽醌苷的分离均能取得良好的效果。如：

第49页,共80页，2024年2月25日，星期天第四节色谱鉴定一、波层色谱固定相：硅胶、氧化铝、聚酰胺等展开剂：

亲脂性：苯：乙酸乙酯（75:25）；

石油醚：甲酸乙酯：甲酸（15:5:1上层）

甲苯：二氯甲烷：冰醋酸（6:3:1）

苯：甲醇（9:1）亲水性：

三氯甲烷：甲醇（3:1）

丁醇：丙酮：水（10:2:1）

乙酸乙酯：甲醇：水（100:16.5:13.5）第50页,共80页，2024年2月25日，星期天制备：0.4~1%CMC-Na30mL+硅胶G12g检测：UV检测：黄棕色、红色、橙红色荧光氨熏、碱喷，颜色变红0.5%醋酸镁甲醇溶液喷后90℃加热5min

Rf=原点至色谱斑点中心距离/原点至溶剂前沿的距离

二、纸色谱第51页,共80页，2024年2月25日，星期天紫外-可见吸收光谱电子由基态跃迁至激发态（

、n

）在紫外可见光区引起的吸收谱图测定范围：200～700nm之间作用：

对含有共轭双键、α,β-不饱和羰基、芳香化合物的结构鉴定有

重要价值特定的吸收谱特征——骨架类型的判断如：黄酮、香豆素、蒽醌加诊断试剂前后谱图的规律性变化——取代情况的推断如：黄酮、香豆素

一、蒽醌类化合物的紫外光谱第五节结构测定第52页,共80页，2024年2月25日，星期天生色团：产生紫外吸收的不饱和基团，如C=C,C=O,O=N=O等；助色团：其本身是饱和基团（常含有杂原子），它连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或吸收强度增加，如-OH,-NH2,-Cl等；红移（redshift）：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变长。蓝移（blueshift）：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变短。第53页,共80页，2024年2月25日，星期天蒽醌母核有四个吸收峰，分别由苯样结构（a）及醌样结构（b）所引起。苯甲酰（a）252，325nm

醌样（b）

272，405nm一、蒽醌类化合物的紫外光谱第54页,共80页，2024年2月25日，星期天一、醌类化合物的紫外光谱（二）蒽醌类的紫外光谱特征第55页,共80页，2024年2月25日，星期天羟基蒽醌的五个主要吸收谱带大致范围如下：第一峰：230nm第二峰：240~260nm由苯甲酰基结构引起第三峰：262~295nm由醌样结构引起第四峰：305~389nm由苯甲酰基结构引起第五峰：400nm以上由醌样结构引起-OH取代将影响相应的吸收带向红位移第56页,共80页，2024年2月25日，星期天

主要吸收带的具体位置与吸收强度与蒽醌母核上的取代基性质、数量及位置有关。主要规律如下：

1.第一峰与羟基数目有关：羟基数目越多，越向长波方向移动，与羟基的位置无太多关系。2.第三吸收峰带与β-羟基有关：由醌样结构引起的第三峰（262~295nm）主要受β-羟基所支配，具有β-羟基者吸收峰向长波方向移动，吸收强度增加。第57页,共80页，2024年2月25日，星期天3.第五吸收峰带处在可见光区，主要受α-羟基的影响，羟基数目越多，向长波方向移动越多。一般来说，无α-羟基者在可见光下无吸收峰，至少有1个α-羟基才有可见光区的吸收峰产生。如：1个α-羟基蒽醌类λmax＝400-420nm1，5-二羟基λmax＝418-440nm3个α-羟基λmax＝485-530nm第58页,共80页，2024年2月25日，星期天红外光谱（IR）化学键的振动在红外光区引起的吸收谱图测定范围：波数625～4000cm-1之间，其中1500cm-1以上为化合物的特征频率区，1500-600cm-1为指纹区。作用：主要用于定性分析，功能基的确认，芳环取代类型的判断等。优点：

任何气态、液态、固态样品均可测定；

每种化合物都有红外吸收；

常规红外光谱仪价格低廉；

样品用量少（只需5-10ug）二、蒽醌类化合物的红外光谱第59页,共80页，2024年2月25日，星期天特征基团区指纹区第60页,共80页，2024年2月25日，星期天羟基蒽醌类化合物在IR有：

νc=o

1675-1653cm-1（羰基的伸缩振动）

νOH

3600-3130cm-1（羟基的伸缩振动）

ν芳环

1600-1480cm-1（苯环的骨架振动

）母核无取代基时只出现一个C=O吸收峰1675cm-1芳环上引入一个α-OH时，则出现缔合的羰基峰。

二、蒽醌类化合物的红外光谱第61页,共80页，2024年2月25日，星期天（一）具有1个

-羟基的蒽醌有两个吸收峰，一个是未缔合的正常C=O吸收峰出现在1675~1647cm-1区间。另一个则是缔合的羰基峰，出现在1637~1621cm-1两峰相距约26~38cm-1。第62页,共80页，2024年2月25日，星期天（二）具有2个

-羟基的蒽醌1，8-二羟基蒽醌：正常的C=O吸收峰出现在1678~1661cm-1区间。另一个缔合的羰基峰出现在1626~1616cm-1，两峰相距约40~57cm-1。1，4或1，5二羟基蒽醌：只出现一个缔合的羰基峰，在1645~1608cm-1区间。第63页,共80页，2024年2月25日，星期天（三）具有多个

-羟基的蒽醌具有3个

-羟基蒽醌：只有一个缔合的羰基峰出现在1616~1592cm-1。具有4个

-羟基蒽醌：只有一个缔合的羰基峰出现在1592~1572cm-1，常于苯环的骨架吸收峰重叠，难于分辨。第64页,共80页，2024年2月25日，星期天羰基的共振频率与α羟基的数目有关第65页,共80页，2024年2月25日，星期天羟基蒽醌的-OH伸缩振动位置：1.-羟基因缔合作用，均出现在3150cm-1以下。2.β-羟基多出现在3600~3150cm-1区间，若只有一个β-羟基，则大多数在3300~3390cm-1之间，若在3600~3150cm-1区间有几个吸收峰，则可能有两个以上β-羟基。第66页,共80页，2024年2月25日，星期天三、蒽醌类化合物的1H-NMR谱1H－NMR测定中通过化学位移（δ）、谱线的积分面积以及裂分情况（重峰数及偶合常数Ｊ）可以提供分子中的1H的类型、数目及相邻原子或原子团的信息。

（1）化学位移（chemicalshiftδ）：1H核因周围化学环境不同，其外围电子密度以及绕核旋转时产生的磁屏蔽效应也不同。不同类型的1H核磁共振信号将出现在不同的区域，据此可以进行识别。化学位移范围：在0～10ppm。

1.氢核磁共振(1H-NMR)

第67页,共80页，2024年2月25日，星期天特征质子的化学位移值102345678910111213C3CHC2CH2C-CH3环烷烃0.2—1.5CH2ArCH2NR2CH2SC

CHCH2C=OCH2=CH-CH31.7—3CH2FCH2Cl

CH2BrCH2ICH2OCH2NO22—4.70.5(1)—5.56—8.510.5—12CHCl3(7.27)4.6—5.99—10OHNH2NHCR2=CH-RRCOOHRCHO常用溶剂的质子的化学位移值D第68页,共80页，2024年2月25日，星期天

（2）峰面积：因为1H－NMR谱上积分面积与分子中的总质子数相当，当分子式已知时，就可以算出每个信号所相当的1H数，积分值与氢的数目成正比。如乙醇的氢谱中CH3与CH2的谱峰积分值基本等与3:2。

（3）信号的裂分及偶合常数Ｊ：已知磁不等同的两个或两组1H核在一定距离内会因相互自旋偶合干扰而使信号发生分裂，表现不同裂分，如：s,d,t,q,m等。裂分间的距离为偶合常数（J，Hz）用以表示相互干扰的强度，其大小取决于间隔键的距离。第69页,共80页，2024年2月25日，星期天三、蒽醌类化合物的1H-NMR谱芳环上的质子

只有萘醌和蒽醌具有芳环质子。当有取代基时，峰的数目及峰位都会改变。

如有孤立芳氢，则应出现单峰；如有邻二芳氢,则出现相互偶合的两个二重峰(J6~9Hz)；如有间二芳氢,即两个芳氢之间有-OR或-OH,-COOH取代基，则出现相互偶合的两个二重峰(J=1-3Hz)。第70页,共80页，2024年2月25日，星期天1.

甲氧基——在δ3.8-4.2，s峰。2.芳香甲基——在δ2.1-2.5，α-CH3出现在δ2.7-2.8，s峰。3.

羟甲基(-CH2OH)——-CH2的化学位移在δ4.4-4.7，s峰。羟基吸收一般在δ4.0-6.0。4.乙氧基甲基(-CH2-O-CH2-CH3)：与芳环相连的CH2的化学位移在δ4.4-5.0，乙基中CH2δ3.6-3.8为q峰，CH3在δ1.3-1.4为t峰。5.

酚羟基