药学医学天然药物化学-第四章 蒽醌类.ppt

1、芦荟,大黄,番泻叶,大黄,芦荟,泻下作用,泻下作用的物质基础是什么？,番泻叶,第四章 醌类化合物 Quinones,主讲：白素平,第一节 醌类化合物的结构类型,主要内容,第二节 醌类化合物的理化性质,第三节 醌类化合物的提取分离,第四节 醌类化合物的结构测定,第五节 醌类化合物的生物活性,一类特殊的具有不饱和环二酮结构的天然化合物,萘醌,蒽醌,菲醌,苯醌,什么是醌类化合物？,第一节 醌类化合物的结构类型,苯醌 benzoquinones 萘醌 naphthoquinones 菲醌 phenanthraquinones 蒽醌 anthraquinones,天 然 醌 类,其中蒽醌及其衍生物的类型

2、较多。,邻苯醌,对苯醌,一、苯醌（benzoquinones）类,是具有醌型结构的最简单化合物,邻苯醌不稳定，天然存在的苯醌化合物多为对苯醌衍生物 母核上常有-OH、-OCH3、-CH3等基团取代 天然苯醌类化合物多为黄色或橙黄色结晶体。,从中药朱砂根的根中分离得到的化合物密花醌(rapanone) ，具有抗痢疾阿米巴原虫及抗阴道毛滴虫活性。,密花醌,朱砂根,白花酸藤果(Embilia ribes Burm)的果实及木桂花果实中分离得到的信筒子醌(embelin)，橙红色的板状结晶，具有驱绦虫作用。,白花酸藤果,信筒子醌,中药软紫草根中得到的arnebinone有对前列腺素PGF2生物合成具有

3、抑制作用。,从中药凤眼草的果实中得到的2，6-二甲氧基对苯醌，具有抗菌作用。,2，6-二甲氧基苯醌,arnebinone,广泛存在于生物界的泛醌类(ubiquinones)，属于苯醌类衍生物，参与生物体内的氧化还原过程，是氧化还原的一类辅酶，为辅酶Q类(coenzymes)。其中辅酶Q10临床上已经用于治疗心脏病、高血压和癌症。,辅酶Q10（n=10）,(1,4),(1,2),amphi(2,6),但目前从自然界得到的几乎均为-萘醌类。,二、萘醌（naphthoquinones）类,理论上，结构上有 (1,4)， (1,2)，amphi(2,6) 三种类型萘醌。,1,2,4,3,7,5,6,9

4、,8,10,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,分布：萘醌大致分布在20科的高等植物中，较富有的科为紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等。在低等植物地衣类、藻类中也有分布。,蓝雪醌,许多萘醌类化合具有显著的生物活性，如蓝雪醌(plumbagin)具有抗结核杆菌作用，但刺激性强，难以在临床上推广使用。,胡桃叶及其未成熟的果实中均含有胡桃醌,胡桃醌,胡桃醌为橙色针状结晶，具有抗菌、抗癌及中 枢神经镇静作用。,维生素K1,苜宿中的维生素K1是黄色粘稠油状液体，熔点为 -20，加热至100-200以上即被分解。,苜蓿,Vit K1和K2，其生物活性是参与合成凝

5、血因子,可促进血液凝固。临床上用于治疗VitK缺乏症，如新生儿出血、肝硬化及闭塞性黄疸出血。,K-Vitamin 是一类自然界存在的萘醌衍生物, 基本结构与Vitamin K1相似,只是3位上的侧链有长有短,由不同数目的异戊二烯组成。,维生素K1,维生素K2,天然菲醌衍生物主要包括邻醌及对醌两大类,三、菲醌(phenanthraquinones)类,邻菲醌（）,邻菲醌（）,对菲醌,著名中药丹参根中提取得到的多种菲醌衍生物，均属于邻菲醌类和对菲醌类化合物。,分布,唇形科 兰科 豆科 番荔枝科 杉科,唇形科植物丹参具有活血化瘀、抗肿瘤、扩张血管等作用，近几十年来，科学家深入研究，从中得到了几十种菲

6、醌衍生物。,中药丹参中的丹参酮A有扩张冠状动脉的作用。由其制得的丹参酮A磺酸钠注射液和丹参滴丸等已 投入生产，临床上可治疗冠心病、心梗等。,丹参酮A,丹参新甲酯,丹参醌类结构上为菲醌类，但生源上属二萜类， 有些参考书将其列入松香烷二萜类或二萜萘醌类。,由于其生理活性多样、显著，有抗肿瘤活性，近年来成为各国学者研究的焦点。而且因植物亲源关系，唇形科鼠尾草植物含二萜醌类成分较多。,这类菲醌成分也是一类醌性色素，多为橙色、红色、棕红色结晶，也有黄色结晶。在提取分离中不需要显色，可直接根据色带收集。,1，4，5，8 位,2，3，6，7 位,9，10 meso位(中位),四、蒽醌(anthraquino

7、nes)类,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、二蒽酮。,7,8,6,5,4,3,2,1,9,10a,4a,9a,8a,10,H,O,H,O,蒽醌,氧化蒽酚,蒽酮,蒽酚,多数蒽醌母核上有不同数目的羟基取代，其中以二元羟基为多。,蓼科（大黄） 鼠李科 茜草科（茜草） 豆科 百合科 玄参科 地衣类和真菌（也有发现）,含量较多,蒽醌类化合物分布,取代基：,（一）蒽醌衍生物,母核上取代基：-OH、-OCH3、-CH2OH、-COOH,根据羟基在蒽醌母核上的位置不同，可将羟基蒽醌分为两大类：,（1）大黄素型（Emodin）：多呈棕黄色,（2）茜草素型(Alizari

8、n)：多呈橙色-橙红色,（1）,（2）,羟基分布于两侧苯环上，多呈棕黄色。,如中药大黄中的主要蒽醌衍生物多属于大黄素型。,1. 大黄素型（Emodin）：,大黄酚广泛存在于高低等植物，土壤中也有其二聚体,芦荟大黄素的8-O-Glc是大黄泻下的主要成分之一,芦荟大黄素-8-O葡萄糖苷,芦荟苷,芦荟的泻下成分芦荟苷是芦荟大黄素的碳苷,2. 茜草素型(Alizarin)：,羟基分布于一侧苯环上，多呈橙色-橙红色。,天然色素,（二）蒽酚和蒽酮衍生物,蒽醌在酸性条件下还原生成蒽酚及互变异构体蒽酮,蒽酚及蒽酮类一般只在存于新鲜植物中，新鲜大黄贮存2年以上就检识不到蒽酚。,蒽酚的中位羟基与糖缩合成苷后，则难

9、以被氧化,性质较稳定,羟基蒽酚抑菌作用较强，可治疗疥癣之类皮肤病。,（三） 二蒽酮类：,由两分子蒽酮相互结合而成的一类化合物。根据连接部位不同，有中位连接(C10C10)及位连接(C1C1或C4C4) 之分。,（1）中位(meso-)连接,（2）-位连接,番泻叶和大黄的泻下主要有效成分番泻苷A、B、C、D，均为二蒽酮的衍生物,番泻叶,大黄,番泻苷A,番泻苷B,番泻苷C,番泻苷D,肠道中，C10C10断裂，生成大黄酸蒽酮致泻,5. 去氢二蒽酮类：,由中位二蒽酮(C10-C10)再脱去一分子氢，氧化，两环之间为双键相连而成的一类化合物。,金丝桃,该类化合物颜色常常为暗紫红色，其羟基衍生物存在于自然

10、中，如金丝桃属植物金丝桃中。,6. 日照蒽酮类：,由去氢二蒽酮进一步氧化，与位相连而形成一个新六元环,其多羟基衍生物也存在金丝桃属植物中,金丝桃,7. 中位萘骈二蒽酮类：,这一类化合物是天然蒽酮衍生物中高度稠合的多元环系统之一，有八个环，如金丝桃素就是通过与位二蒽酮经紫外光照射转变为日照蒽酮类再进一步转变为中位萘骈二蒽酮类化合物。,第二节 醌类化合物的理化性质,1、 性状：,一物理性质：,颜色：大多有颜色。随着-OH助色团引入越多， 颜色越深，黄、橙、棕红、紫红。,状态：,晶体：苯醌、萘醌、菲醌多以苷元存在 粉末：蒽醌结合成苷存在,2、升华性,游离醌类具有升华性，提取分离。,3、挥发性,小分子

11、苯醌及萘醌具挥发性，可随水蒸气蒸馏。,游离醌类苷元：极性小，溶于乙醇、乙醚、苯、 氯仿等有机溶剂，难溶于水。 醌苷类：极性大，易溶于甲醇、乙醇、热水，不 溶于乙醚、苯、氯仿。,4、溶解性,二、化学性质,（一）酸性,醌类化合物多具酚羟基或羧基，故多具有酸性， 在碱性溶液中成盐溶解，加酸酸化后被游离又可重新 沉淀析出。,OH-,H+,酸性强弱与醌类结构类型、羟基取代的数目、 取代位置有关。,1. 苯醌和萘醌,酸性：醌核-OH-OH-OH,溶于NaHCO3,溶于Na2CO3,溶于NaOH,插烯酸，-COOH,共轭效应,氢键,碱梯度萃取，用于分离,酸性：-COOH两个以上-OH一个-OH 两个 以上-

12、OH一个-OH,2. 蒽醌类,一个-OH 溶于5%Na2CO3,两个以上-OH 溶于1%NaOH,一个-OH 溶于5%NaOH,-COOH或两个以上-OH 溶于5%NaHCO3,碱梯度萃取，用于分离,（二） 颜色反应：,1. Feigl reaction:,试剂：醛（HCHO）、邻硝基苯 条件：碱（Na2CO3）、加热 对象：醌类 现象：紫色,+ 2HCHO + 2OH-,+ 2HCOO-,+,+,紫色,OH-,醌类在反应前后并无变化，只起传递电子的作用,2.无色亚甲兰显色试验：,苯醌或萘醌 蒽醌,无色亚甲兰溶液,蓝色斑点 无蓝色斑点,PPC, TLC,3. Borntragers react

13、ion:,试剂和条件：碱性溶液（OH-） 反应对象：羟基蒽醌（羟基蒽醌的检识鉴别反应） 反应现象：红紫红,反应机理：,红 色,-OH蒽醌,-OH蒽醌,红 色,4. 与活性次甲基试剂的反应Kesting-Craven reaction,试剂：活性次甲基试剂（乙酰醋酸酯、丙二酸酯） 条件：氨碱性条件 对象：醌核未完全取代的苯醌和萘醌，蒽醌不反应 现象：蓝绿色或蓝紫色,5. 醋酸镁反应 (Magnesium acetate reaction),试剂： 0.5%醋酸镁甲醇溶液 条件：加热（PPC，TLC） 对象：-羟基蒽醌或邻二酚羟基蒽醌 现象：蓝紫色、紫红色、红、蓝（不同-OH取代）,羟基蒽醌乙醇液

14、,点于滤纸上,干燥,喷0.5%醋酸镁甲醇液,90 加热5min,显色,醋酸镁反应机理：,醌类化合物因结构及性质具有很大差异，在植物体内的存在状态也不同，故提取分离方法多样。,第三节 醌类化合物的提取分离,一、醌类成分的提取,1、有机溶剂提取法,氯仿、苯提取：适合极性较小的游离醌类（苷元）,乙醇提取：90乙醇加热回流。适合蒽醌苷类和极 性较大的蒽醌苷元。,2、碱提酸沉法,适于具酚羟基的醌类成分 可溶于碱性水液中，加酸后又沉淀析出,NOTE：羟基及羧基蒽醌在植物体内常以盐的形式 存在, 提取时应先酸化成游离状态, 再提取,3、水蒸气蒸馏法 适于分子量较小的苯醌及萘醌类。它们具挥发性，可随水蒸气蒸馏

15、出来，同时可与不具挥发性的醌类分离。,4、其它方法 近年来超临界流体萃取和超声波提取法在醌类成分提取中也有应用，既提高了提出率，又避免醌类成分的分解。,二、醌类成分的分离,1、游离羟基蒽醌（苷元）的分离,A pH梯度萃取法,羟基蒽醌酸度大小是不同，可分别溶于不同碱性的水液，故可采用pH梯度萃取法。此法为分离游离蒽衍生物的经典方法，也为常用方法。,pH梯度萃取法对蒽醌类化合物初步分离效果较好，但对性质相似，酸性强弱相差不大的羟基蒽醌类则不能很好分离，故初分后再结合柱色谱进一步分离。多数需要反复多次色谱才能得到纯样品。,多用吸附柱层析，以硅胶、聚酰胺粉为吸附剂，不宜用氧化铝，尤其是碱性氧化铝，因为

16、羟基蒽醌能与氧化铝形成牢固螯合物，难以洗脱。,B色谱方法,色谱法是系统分离蒽醌类化合物最有效的方法,2. 蒽醌苷元与蒽醌苷类分离,苷：极性大,溶于水，难溶于乙醚、氯仿等,A. 蒽醌苷元与蒽醌苷类分离: 根据溶解性不同分离,苷元：极性小,难溶于水,易溶于乙醚,氯仿等,B.蒽醌苷类的分离：常应用柱层析法进行分离,该类成分水溶性强，分离及精制工作都较为困难，主要应用色谱方法。层析前用铅盐法或溶剂法处理，得较纯总苷后再进一步色谱分离。,铅盐法: Pb(OAc)2 在除去蒽醌苷元的水溶液中加入醋酸铅，使之与蒽醌苷类结合生成沉淀，滤过后沉淀用水洗净，再将沉淀悬于水中，通入H2S使沉淀分解，释放出蒽醌苷类并

17、溶于水中，滤去PbS，进行色谱分离。,溶剂法： 用中等极性的有机溶剂如乙酸乙酯、正丁醇等，从除去游离蒽醌衍生物的水溶液中，将蒽醌苷萃取出来，再作进一步色谱分离。,溶剂法：,虎杖浸膏的水溶液,氯仿萃取,氯仿液,（含大黄素等 游离蒽醌脂溶成分）,水液,EtOAc液 （含大黄素苷等 蒽醌苷极性成分）,EtOAc萃取,如应用Sephadex LH-20（羟丙基葡聚糖凝胶）上曾将大黄中含有的蒽醌苷按分子量由大到小的顺序分别分离出来。先后顺序为：,硅胶柱色谱,反向硅胶柱色谱（RP-2、RP-8、RP-18）,葡聚糖凝胶色谱（分子筛）,二蒽酮苷（番泻苷A、B、C、D）蒽醌二葡萄糖 苷（大黄酸、芦荟大黄素、大

18、黄酚的二葡萄糖苷） 蒽醌单糖苷（大黄素、芦荟大黄素、大黄酚的） 葡萄糖苷游离苷元（大黄素、大黄酸、大黄酚）,蒽醌类化合物的结构研究，一般是在进行化学反应，如Borntrager反应、乙酸镁反应初步确定为蒽醌化合物后，再依据光谱分析，同时辅以衍生物制备等经典化学方法作出判断。 目前主要依据波谱分析（UV、IR、NMR、MS）,第四节 醌类化合物的结构测定,主要有三个吸收峰：240nm 强 285nm 中强 400nm弱,（一）苯醌和萘醌,一、醌类化合物的UV光谱,245nm 251nm 335nm,257nm,环上有含氧取代基，相应的吸收峰红移,（二）蒽醌,除此以外，羟基蒽醌衍生物在230nm处还有一强吸收峰，因此共有五峰,峰: 230nm 峰: 240260nm (苯样结构) 峰: 262295nm (醌样结构) 峰: 305389nm (苯样结构) 峰: 400nm (醌样结构),羟基取代,各吸收带的具体峰位与母核上取代基的性质、 数目、位置有关。,第峰：羟基蒽醌类UV光谱,羟基数目 结合位置 max(nm),1 1-OH；2-OH 222.5,2 1,2