第四章醌类化合物.

第一节概述一、定义天然界存在的醌类成分主要有苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌。第四章醌类化合物(Quinones)例如OOOOOOHOHCH3OHOOOMeMeOOOOH2,6-二甲氧基对苯醌胡桃醌丹参醌IIA大黄酚醌类化合物的生物活性也是多方面的，有泻下、抗菌、抗肿瘤、治疗冠心病等方面的作用。醌类在植物中分布是非常广泛的，如蓼科的大黄、何首乌，豆科的决明子、番泻叶，唇形科的丹参等，均含有醌类化合物。醌类化合物多存在于植物的根、皮、叶及心材中。二、分布三、生理活性醌类化合物是一类分子结构中具有或的不饱和共轭体系环二酮类化合物。苯醌是醌类成分中最简单的一类，可看作是苯酚的氧化产物，根据苯醌结构中的两个羰基的相对位置，可将苯醌分为，邻苯醌、对苯醌两类：OO312456OO123456邻苯醌对苯醌第二节醌类化合物的结构与分类一、苯醌类（Benzoquinone）例OOOMeMeO2,6-二甲氧基对苯醌信筒子醌(驱绦)OOOHOH(CH2)10CH3二、萘醌类（naphthoquinone）OO12456783OO1234567812456783OO1,4-萘醌1,2-萘醌2,6-萘醌amphi-萘醌OC其结构也可按位置分为：例：OOOHOOOHCH3胡桃醌(抗菌抗癌镇静)蓝雪醌（抗菌止咳祛痰）三、菲醌类（phenanthquinoen）OC天然菲醌按的相对位置也可分为：邻醌和对醌两种类型。例：OOOHCH3OOO丹参醌IIA丹参新醌丙OO12345678910OO12456789103对醌1，4—菲醌邻醌3，4—菲醌3，9—菲醌OO12456789103四、蒽醌类（anthraquinones）三个苯环以直线方式稠合的化合物称为“蒽”，蒽醌类化合物系指具有如下基本结构的化合物，其碳原子编号为：9、10位称为meso位（中位）1、4、5、8位称为α位2、3、6、7位称为β位OO123456789104a10a8a9aαβαααβββ（一）单蒽核类：蒽醌衍生物结构中最常见的取代基是羟基，因此又称为羟基蒽醌衍生物，根据—OH在母核上的位置可分为两种类型：大黄素型、茜草素型。1、蒽醌及其苷类（1）大黄素型：结构特点是—OH分布在两侧的苯环上。例：OOOHOHCH3OOOHOHCH3OH大黄酚chrysophanol大黄素emodinOOOHOHCOOHOOOHOHCH3OCH3OOOHOHCH2OH大黄素甲醚physcion大黄酸rhein芦荟大黄素aloeemodinOOHCH3OOglcOOHCH3OOH3COglc-o-glc大黄酚-8-O-β-D-葡萄糖苷大黄素甲醚-8-O-β-D-龙胆双糖苷（2）茜草素型与大黄素型相比，结构特点是羟基分布在一侧苯环上。OOOHOHOOOHOHOHOOOHOHOHCOOH茜草素alizarin羟基茜草素purpurin伪羟基茜草素pseudopurpurin2、蒽酚或蒽酮衍生物OOOHHOHSn.HCl还原互变异构蒽醌蒽酚蒽酮OHOHOHCH3OOHOHCH3柯桠素（二）双蒽核类结构特点是由二分子蒽酮脱去一分子H后经C-C’相连而成，多为C10-C10’相连,称为中位二蒽酮。也有其它结合方式，如C4-C4’结合，称α-位二蒽酮。1、二蒽酮类例如：大黄中主要的泻下成分，番泻苷A、B、C、DOOOO1368101'3'6'10'8'C10-C10’相连称为中位二蒽酮C4-C4’结合α-位二蒽酮OHOOHglcCOOHOHOOHCOOHglcOHOOHglcCOOHOOOHCOOHglcH番泻苷A番泻苷BOHOOHglcCOOHOHOOHCH2OHglcOHOOHglcCOOHOOOHCH2OHglcH番泻苷C番泻苷DOOOHOHOHCH3CH3OHOHOH橙色霉菌素2、二蒽醌类：二个蒽醌相连而成。OOOOCH3OHOHCH3OHOH山扁豆双醌OOOOOHOHCH3OHCH3OHOHOH天精4、日照蒽酮类OOOO5、中位萘骈二蒽酮类天然蒽衍生物中具最高氧化水平的结构形式，天然产物中高度稠合的多元环系统。去氢二蒽酮进一步氧化，α–α，位相连组成一新六元环。OO3、去氢二蒽酮类中位二蒽酮再脱去1分子氢，两个环之间以双键相连而成。例：OOHOHOHCH3OOHOHCH3OH金丝桃素—OH、—CH3、—CH2OH、—OCH3、-COOH等。五.取代基、成苷方式及命名1.取代基团2.成苷方式OHOHOHOOHOHOHOH芦荟苷OOHCH3OOglc大黄酚-8-O-β-D-葡萄糖苷3，命名OHOHOHOOHOHOHOH1，8－二羟基蒽酮－10-C-β-D-葡萄糖苷OOHCH3OOO1，8－二羟基－3－甲基蒽醌-8-O-β-D-葡萄糖苷OOOHOHCH2OH1，8－二羟基－3－羟甲基蒽醌在植物体内蒽醌类一般与糖结合成苷，多为氧苷，也有碳苷。一、物理性质第三节醌类化合物的理化性质3、溶解性1、性状游离醌:多为黄色、橙色、红色结晶(天然色素)，且共轭体系越长，酚羟基取代越多，则颜色越深，无含氧取代醌类母核，近无色。2、升华性及挥发性游离醌：多具有升华性。小分子的苯醌、萘醌具有挥发性，能随水蒸气蒸馏。醌苷：无升华性及挥发性。醌苷：多为无定形粉末,颜色较相应苷元浅。游离醌:脂溶性较强，一般溶于MeOH、EtOH、Et2O、CHCl3及苯等有机溶剂，难溶或不溶于水。羟基醌可溶于碱水。醌苷：水溶性增大，溶于热水，可溶于冷水，易溶于MeOH、EtOH，几乎不溶于Et2O、CHCl3及苯等有机溶剂。蒽醌碳苷不溶于水，也难溶于有机溶剂，但易溶于吡啶。二、化学性质1、酸碱性醌类化合物多具酚羟基，故具酸性，提取分离时常用此性质。醌类(含酚—OH）稀碱水碱水溶液NaOH或Na2CO3酸化醌类沉淀析出（1）酸性：①规律A.含—COOH者β酚—OH一般酚—OHα酚—OH不同种类和位置酸性取代基取代的醌类成分，其酸性强弱差异较大，其规律为B、酚—OH数目越多酸性则越强OOOHOHOOHOOOOH1,2—二羟基蒽醌2—羟基蒽醌1—羟基蒽醌但处于邻位的二羟基蒽醌（一个β酚—OH，一个α酚—OH，如：1,2—二羟基蒽醌）其酸性小于仅有一个β酚—OH的蒽醌，但大于有一个α酚—OH的蒽醌。OOOHOHOOOHOHOOOHOH1,8-二羟基蒽醌1,4-二羟基蒽醌1,5-二羟基蒽醌β-羟基蒽醌α-羟基蒽α-羟基蒽醌OOOHOHOOOHC、酚—OH数目相等，越易形成分子内氢键，酸性越弱。游离蒽醌类化合物酸性强弱顺序为：含-COOH者含2个或2个以上β-OH含1个β-OH含2个或2个以上α-OH含1个α-OH（2）碱性：OOOOOHOHH2SO4HH++++钅羊盐阳碳离子蒽醌衍生物的羰基有未共用电子对，可吸引H+，故表现出弱的碱性，可溶于浓H2SO4，并伴有颜色改变。故可从游离蒽醌的亲脂性有机溶剂溶液中依次用5%NaHCO3、5%Na2CO3、1%NaOH、5%NaOH溶液依次萃取分离不同取代的游离蒽醌。2、颜色反应（1）Feigl反应（菲格尔反应）——所有醌类化合物醌类1滴(水溶液或苯液)25%Na2CO3水溶液、4%甲醛、5%邻硝基苯的苯溶液各1滴水浴1~4min紫色溶于:5%NaOH5%Na2CO31%NaOH5%NaHCO3反应历程：OOOHOHNO2NO2-NO2NOOO--+2HCHOOH-OH++H2O紫色（邻二硝基苯的还原产物）（2）无色亚甲蓝显色反应——苯醌、萘醌的专属反应反应的始态和终态可以看出苯醌在反应中，开始是被还原成酚，后又被氧化成醌，实际上只起了一个传递H+和电子的催化作用，而且醌的用量越多，反应速度越快。蒽醌类化合物无此反应苯醌萘醌无色亚甲蓝溶液蓝色（3）Borntrager反应（保恩特莱格反应）羟基蒽醌的专属反应。10%H2SO45ml冷后Et2O萃取酸水液橙黄色Et2O层水浴2~10`过滤5%NaOHEt2O层转为无色碱水层红色（游离羟基蒽醌）生药粉末0.1g又称羟基蒽醌“碱液反应”。反应机理为：羟基蒽醌遇碱产生共振结构而呈色。OOOHOOOOOOO---H红色OHOOOOOOOOOH---红色又称为活性亚甲基试剂的反应。系指象丙二酸酯、乙酰乙酸酯这样一些具有活性亚甲基的化合物的试剂。（4）Kesting-Craven反应——苯醌、萘醌的专属反应ORCH2OORO丙二酸酯CH3CH2OCOORO乙酰乙酸酯方法：3ml氨和EtOH苯醌萘醌显色等量液，摇匀活性次甲基试剂（蓝或蓝紫紫、紫红或绿暗红黄色）反应历程：OOCH2COORCOOROOCHCOORCOOROOCHCOORCOOR+OH-[O]亲核加成C5或C8有—OH的萘醌反应慢，而具有C2—OH或C3—OH的萘醌此反应呈阴性蒽醌则无此反应，因醌环两侧有苯环，不能发生反应。（5）与金属离子的反应——蒽醌的反应羟基蒽醌样品溶液点在纸片上干燥后喷0.5%Mg(OAc)2甲醇溶液90℃加热5min显橙,红,紫,蓝色①醋酸镁反应具有α酚—OH或具有邻位二—OH结构蒽醌类，可与pb2+、Mg2+等金属离子形成络合物。OOOHOOOMgOOOMg++OOOHOHOOOOHOOOOHM++Mg邻二羟基蒽醌α—羟基蒽醌与醋酸镁反应，不同位置—OH，呈现的颜色不一样，规律为：α—OH（一个—OH;1,8—；1,5—）橙红色间位2—OH（1,3—；1,3,8—；1,3,6,8—）橙~红色对位2—OH（1,4—；1,4,8—；1,4,5,8—）紫~红紫色邻位2—OH（1,2—；1,2,4—；1,2,3—）蓝紫色②铅盐反应蒽醌苷＋中性醋酸铅（或碱式醋酸铅）沉淀（6）对亚硝基二甲基苯胺反应——9,10位未取代的蒽酮类化合物9,10位未取代的蒽酮类化合物，尤其是1,8—二羟基衍生物，可与对亚硝基二甲基苯胺生成缩合产物而显色。可用此反应鉴别和分离邻二酚蒽醌苷和非邻二酚蒽醌苷。其它醌类无此反应OHHOHOHCH3NNOCH3CH3OOHOHCH3NNCH3CH3++H2O（紫、绿、蓝、灰）一、醌类化合物的提取第四节醌类化合物的提取与分离1、有机溶剂提取法多用乙醇或甲醇将游离醌极其苷类一并提出。生药原料（必要时脱脂）MeOH或EtOH提取，过滤药渣EtOH提取液适当浓缩粗总醌浓缩液粗总醌浓缩液中除了游离醌极其苷类外，脂溶及水溶性杂质也不少。但此法能将总醌全部提出，故实验室多用。若仅提取游离醌可选用氯仿或苯等亲脂性有机溶剂提取。3、水蒸气蒸馏法2、碱提酸沉（碱溶酸沉）法游离醌类（酚—OH）（不溶于水）碱醌类酚钠盐（溶于水）酸主要用于提取游离酚—OH醌类（酚性醌类）滤得物（水溶性杂质）滤液HCl酸化后过滤滤液(非酚性脂溶性杂质)滤渣稀碱水（石灰水，2~5%Na2CO3或NaOH）提取，滤过药材（或EtOH提取浓缩物）利用游离羟基醌类的酸性进行提取利用小分子的苯醌及萘醌类的挥发性进行提取。药材水蒸气蒸馏法馏出液亲脂性有机溶剂萃取有机溶剂萃取液适当浓缩沉淀（醌类）用于提取小分子的苯醌及萘醌类二、醌类化合物的分离2、有机溶剂回流提取法：（一）游离醌与醌苷的分离1、水—亲脂性有机溶剂分配法（萃取法）主要利用醌苷与游离醌溶解性的差异进行分离。粗总醌类浓缩物加水稀释，再加入CHCl3、Et2O或苯萃取水层（苷）萃取液（苷元）粗总醌类浓缩物拌入硅藻土，干燥（低温烘干，80℃以下）再用CHCl3、Et2O或苯等连续回流提取残留物（苷）提取液（苷元）OOOHOHOCH3(glc)2AOOOHOHCH3OHB2、色谱法（吸附色谱）（二）游离蒽醌的分离1、pH梯度萃取法由于醌类衍生物多具醌式羰基及酚羟基，宜与Al2O3形成不可逆吸附，因此不宜选Al2O3作吸附剂，一般多用吸附活性弱一些的吸附剂进行分离。OOOHOHCOOHOOOHOHOCH3CH3OOOHOHCH3OOOHOCH3OCH3CH3ABCDOOOHOCH3OCH3CH3OOOHOCH3OCH3CH3MeOabA-D可利用酸性差异分离a和b可利用极性差异分离利用羟基蒽醌酸性差异分离硅胶吸附剂洗脱剂聚酰胺磷酸氢钙（用磷酸处理pH2左右）多选用苯