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第四章 醌类化合物4

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中药化学第四章+醌类化合物

中药化学第四章+醌类化合物

OH O
OH
2
OH O
OH
2
H3C
4
OCH3
O
COOH
4
O
甲氧基质子4.0～4.5（ｓ）
羧基质子δ11以下
（供电基团，δ邻、对芳氢-0.45） ( 吸电基团δ邻芳氢+ 0.8)
（ 大黄素甲醚 ）
（ 大黄酸 ）
取代基质子的化学 位移及对芳环质子的影响
取代基 质子性质 类型
酚-OH ａ-OH质子 β-OH质子
游离羰基频率
+ + + -
缔合羰基频率
+ + + + +
频率差
24～38
40～57
-
3.核磁共振氢谱(1H-NMR谱)
(1) 醌环上质子 O
(2) 芳环上质子
O
8
1
H
6
H
5
H
醌环质子（2、3、5、6） δ6．72（ｓ）
O
5
4
H
OH
O
芳环质子
1
δ8.06(ａ-H, 5、8)
芳环质子
δ7.73(β-H, 6、7)
O
O
O
O
OH O 胡桃醌（ａ-萘醌）
β-萘醌
O
amphi - 萘醌
菲醌: 分为邻菲醌（丹参醌）和对菲醌（丹参
新醌甲、乙、丙）
O O
OH
O
R
O
O
R
丹参醌ⅡA R=CH3 丹参醌ⅡB R=CH2OH
丹参新醌甲R= 丹参新醌乙R= 丹参新醌丙R=
CH CH3 CH2OH
CH CH3 C H3
— CH3

4第四章 醌类化合物

4第四章 醌类化合物

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。
抑郁症是三大精神疾病之一，贯叶连翘很早在欧 洲被用于镇静、抗抑郁及其他中枢神经系统疾病。德 国于 1991年 6月上市了一个以金丝桃素为标准新的抗 抑郁药。 目前国际上对金丝桃属植物的兴趣，很大程度上 是由于金丝桃素和假金丝桃素的抗病毒作用。研究表 明，两种化合物在体外强烈地抑制各种逆转录病毒， 包括人免疫缺陷病毒 (HIV) ，是一种有杀病毒作用的 药物。
2、双蒽核类
二蒽酮类衍生物 两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。 又分为中位连接(C10-C10’)和α位(C1-C1’或C4-C4’) 相连。
O O
H
H
O 中位 二蒽 酮
O α位 二蒽 酮
二蒽酮类衍生物多为 黄色结晶，多以苷的形 式存在，若催化加氢还 原则生成二分子蒽酮， 用三氯化铁氧化则生成 二分子蒽醌。最重要的 二蒽酮类化合物是从番 泻叶中得到的番泻苷A、 B、C、D。（P162）
本 章 内 容 一、结构类型 二、理化性质
三、提取分离
四、结构鉴定 五、生物活性
一、结构类型 天然醌类主要有四种类型 （一）苯醌类（benzoquinones） （二）萘醌类（naphthoquinones） （三）菲醌类（phenanthraquinones） （四）蒽醌类（anthraquinones）
第四章 醌类化合物 （Quinones）
学习要求
（一）掌握：醌类化合物的结构类型；醌类化合物 的理化性质：颜色、升华性、溶解性、显色 反应、酸性及酸性强弱与结构的关系；提取 分离方法及原理。 （二）熟悉：苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌的典型化合 物；蒽醌的波谱特征。 （三）了解：苯醌、萘醌类化合物的波谱特征；醌 类化合物的生物活性。

天然药物化学 第4章 醌类化合物

天然药物化学 第4章 醌类化合物
1 、牛西西中蒽醌化合物的鉴定
从具有止血作用的中草药牛西西 (Rumex patientia
L.) 根 中 提 取 出 一 种 黄 色 结 晶 ， 测 得 分 子 式 为 C15H10O4。该成分与NaOH试液呈红色，遇0.5% 醋酸 镁呈橙红色。UV光谱吸收峰位于 225(4.57), 258(4.33), 279(1.04), 288(4.07), 432(4.08); IR 谱(cm-1) 1675, 1621.
作业：
1、羟基蒽醌类化合物酸性顺序大体是？
2、pH梯度萃取法分离羟基蒽醌类的原理是？
3、比较下列蒽醌的酸性强弱，并利用酸性的差异分
离它们，写出流程图。
(1) 1, 4, 7-三羟基蒽醌 (2) 1, 5-二羟基-3-COOH蒽醌 (3) 1,8-二羟基蒽醌 (4) 1-CH3蒽醌
二、结构类型
（二）萘醌类(naphthoquinones)
-(1,4)萘醌
-(1,2)萘醌
amphi-(2,6)萘醌
有三种结构,多带有羟基 多呈橙色至黄色 从天然界得到的萘醌几乎均为α-萘 醌，如具有抗菌、抗出血、抗癌及中 枢神经镇静作用的胡桃醌（juglon）
二、结构类型
两种类型：
（三）菲醌类(phenanthraquinones)
二、结构类型
（四）蒽醌类(anthraquinones)
1、蒽醌类衍生物 根据羟基在母核上的位置的不同，分为两类： （1）大黄素型：-OH分布在两侧的苯环上； （2）茜草素型：-OH分布在同侧的苯环上；
其中大黄素型是分布最广泛的一种蒽醌化合物。
第四章 醌类化合物 一、概述 二、 结构类型 三、醌类化合物的理化性质 四、蒽醌类化合物的提取与分离 五、蒽醌类化合物的色谱鉴定 六、蒽醌类化合物的核磁特征

第四章醌类

第四章醌类
分离前，多进行预处理——除部分杂质。 预处理方法： 1.铅盐法 2.溶剂法：用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取 （萃取）出来。
填空
• 1．醌类化合物在中药中主要分为（ ）、（ ）、（ ）、 （ ）四种类型。 • 2．大黄中游离蒽醌类成分主要为（ ）、（ ）、（ ）、 （ ）和（ ）。 • 3．新鲜大黄含有（ ）和（ ）较多，这些成分对粘膜有刺 激作用，存放二年以上，使其氧化成为（ ）就可入药。 • 4．根据羟基在蒽醌母核上位置不同，羟基蒽醌可分为（ ） 和（ ）两种。 • 5．Bornträ ger反应主要用于检查中药中是否含（ ）及其（ ） 化合物。 • 6．对亚硝基-二甲苯胺反应常用于检查植物中是否含（ ）的 专属性反应。 • 7.小分子的苯醌和萘醌具有（ ）。 • 8.游离醌类化合物一般具有（ ）。
结构与分类
一、苯醌类 苯醌类化合物分为邻苯醌和对苯醌两大类。邻苯醌结构不稳 定，故天然存在的苯醌化合物多数为对苯醌的衍生物。 对苯醌 邻苯醌
O
1 6 5 4 2 3
O
1 6 5
O
2
3 二、萘醌类 O 4 萘醌类化合物分为α（1，4）、β（1，2）及amphi（2，6） 三种类型。但天然存在的大多为α-萘醌类衍生物，它们多为橙色或 橙红色结晶，少数呈紫色。 α -（1，4）萘醌 β -（1，2）萘醌 amphi-（2，6）萘醌
OH O OH
番泻苷A
2
+
COOH
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 类化合物中的两个蒽醌环都是相同而对称的，由于空间位阻的相互 排斥，故两个蒽环呈反向排列，如：
天精（skyrin）
OH O OH
山扁豆双醌（cassiamine）

第四章——醌类化合物

第四章——醌类化合物

2．乙酰化反应
（1）反应物的活性：（易与羰基形成氢键） 强 R-OH > -OH > -OH 弱
羟基茜草素
（二）蒽酚(或蒽酮)衍生物
蒽醌在酸性下易被还原成蒽酚及其互变 异构体蒽酮。
O
OH
O
Sn / HCl 还原
O
蒽醌
蒽酚
HH
蒽酮
蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于 新鲜植物中。
（三）二蒽酮类衍生物
二蒽酮类是两分子蒽酮在C10–C10’位或其 他位脱氢而形成的化合物。
如:番泻叶中致泻的有效成分——番泻苷A、B、C、D
O
O
CO
CO
O
m/z 208
m/z 180
m/z 152
四、醌类衍生物的制备
1．甲基化反应 目的: 保护-OH、测定-OH数目及成苷的位置 条件:（1）反应物甲基化易难：
-COOH > -OH > Ar-OH > -OH > R-OH ( 酸性越强，质子易解离，甲基化易 )
（2）试剂的活性： CH3I > (CH3)2SO4 > CH2N2 （3）溶剂： 溶剂的极性强，甲基化能力增强
等、临床上最常用的泻下药之一
g lc O
O
OH
H H
COOH
OH O
OH
COOH
2
+ glucose COOH
glc O
O
OH
番泻苷A
大黄酸蒽酮
第二节 理化性质与呈色反应 一、物 理 性 质 （一）性状
颜色—— 无Ar-OH近乎于无色，助色团越 多，颜色越深如：黄、红、橙、紫红等。多 为有色结晶
（二）存在状态
α－OH数 蒽醌类型 游离C=O频率 缔合C=O频率

醌类化合物(天然药物化学课件)

醌类化合物(天然药物化学课件)

O
O OH
OH O OH
金丝桃素 O
OH O OH
天精
CH3 OH O OH
OH O OH H3C O
山扁豆双醌
22
结构、分类 第一节 与生物活性
classification, structure and bioactivity of quinones
O
二蒽酮继续氧化产物
O
O
去氢二蒽酮
O
日照蒽酮
天然药物化学
HH
COOH COOH
glc O O OH
OH O OH glc
COOH
大黄酸蒽酮
番泻叶苷A
21
结构、分类 第一节 与生物活性
classification, structure and bioactivity of quinones
OH O
OH
其他结合方式
OH O OH
HO
CH3
HO
CH3
HO
CH3 H3C
（二）溶解性
游离者极性小
–乙醇、丙酮、三氯甲烷、乙醚
成苷后极性大
–甲醇、乙醇、热水
碳苷
–吡啶
26
理化性质 第二节 显色反应
physicochemical property and reaction
（三）升华性和挥发性
游离的一般有升华性
小分子苯醌和萘醌具挥发性
有些注意避光
27
理化性质 第二节 显色反应
番泻叶苷B
glc O O OH
HH
COOH CH2OH
H
COOH
H
CH2OH
glc O O OH
番泻叶苷C
glc O O OH

第 四 章 醌 类 化 合 物


2、茜草素型：
分子中的羟基分布在一侧的苯环上，颜 色较深，多为橙黄色至橙红色。如；中药 茜草中有茜草素及其苷等，即属此类型。
O O
OH R3
R1 R2
茜草素
R1 OH 羟基茜草素 OH 伪羟基茜草素 OH
R2 H H
R3 H OH
COOH OH
（二）蒽酚或蒽酮衍生物
蒽醌在酸性溶液中还原，则生成 蒽酚及其互变异构体的蒽酮。
天然醌类化合物多为黄色或橙色的结晶体，如；
MeO
O O
OMe
HO
O O
(CH2)10CH3 OH
2，6-二甲氧基对苯醌 信筒子醌 橙红色结晶 O MeO Me 驱除肠寄生虫作用 CH3 MeO (CH2CH C CH2) H n O 治疗心脏病、高血 n=6--10 乌比醌类 压及癌症
二、 萘醌类
8 7 6 5
O1
2 3 4
O O
O CO- ¼Ó³É + CH2 CO- OHO CO- O CH CO-
O O COCH CO
OH O
5、与金属离子反应
在蒽醌类化合物结构中，如果具有αOH或有邻二酚-OH者，则可与pb++,Mg++ 离子 形成络合物，呈一定颜色，可用于鉴别。 铅盐（pb++）可用于分离，因其在一定 条件下能沉淀析出。
O
O O
红色
O
O OO
O红色
4、与活性次甲基试剂反应
一些含活性次甲基的化合物，如丙二酸二乙酯等， 能与苯醌及萘醌类衍生物在碱性条件下反应，呈现兰色 或兰紫色，渐变为棕色，紫色或绿色，最后变为黄色。 萘醌衍生物分子中，如有酚-OH，可使反应速度减 慢或不起反应，一般有8-位，5-位-OH时，如胡桃醌反 应较慢，具有2-OH或3-OH的萘醌衍生物不反应。

第四章-醌类化合物


C O
的相对位置也可分为：邻醌和对醌两种类型。
O O4 3
O4 3
2
2
5
1
5
6
1
6
O
7 8
10 9
7 8
10 9
邻醌
对醌
3，4—菲醌 1，4—菲醌
5 6
7 8
O
3 4
2
1
10 9
O
3，9—菲醌
例：
O
OH CH3
O
丹参新醌丙
O O
O
丹参醌IIA
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：
（1）大黄素型：
结构特点是—OH分布在两侧的苯环上。例：
OH O OH
OH O OH
OH O OH
OH O OH
H3C
H3C
O
大黄酚 chrysophanol
OH O OH
OH H3C O
大黄素 emodin
glc O O OH
O CH3 O
CH2OH O
大黄素甲醚 physcion
glc-o-glc O
芦荟大黄素 aloe emodin
O OH
O
大黄酸 rhein
COOH
CH3 O
大黄酚-8-O-β-D-葡萄糖苷
H3CO
CH3 O
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。
O OH OH
茜草素 alizarin
O
O OH
OH

--第四章醌类化合物-


O
[
]
nH
O
O
维生素K2
[
维生素K1
]
O
3H
三、菲醌类(phenanthraquinones)
1、天然菲醌衍生物有邻菲醌与对菲醌两种
O O
O
O
O O
邻菲醌（Ⅰ） 邻菲醌（Ⅱ） 对菲醌
2、举例
O O
O
OH
O
Me
O
CH3
丹参醌ⅡA
丹 参新醌丙
◈ 丹参醌ⅡA磺酸钠注射液可治疗 冠心病、心肌梗死。
O O R2
沉淀
重 结晶 晶体
NaOH 溶 液
乙 醚液
（含β-OH的 羟基蒽醌类）
酸化
沉淀 重 结 晶 残留 物
5%NaOH NaOH 溶 液
酸化 晶体
沉淀
（含两个α-OH的 羟基蒽醌类） （含有一个α-OH 重 结 晶
的羟基蒽醌类）晶 体
2.层析法 ① 吸附剂: 硅胶、聚酰胺 ② 洗脱剂：苯、乙酸乙酯等
三、蒽醌苷与游离蒽醌衍生物的分离
CO2Et C CO2Et
（5）与金属离子反应
O
H
O
OO Mg
OO
O
H
O
O
OO Mg
OO
O
※ 不同结构蒽醌类化合物与醋酸镁形成 的络合物，具有不同的颜色，可用于羟基 位置的确定。
OH O
O
-OH O -OH
HO
O
O
O
1个α-OH 或 1个β-OH 或 2个-OH不在同环时
O
OH
OH 兰 ~ 兰 紫 (邻位有-OH）
OMe
OMe
乙醚液
CH3 O

第4章 醌类化合物 Quinonoid

羟基蒽醌
碱性溶液
红-紫红色
红色 游离羟基的蒽醌： 游离羟基的蒽醌：呈色 蒽酚，蒽酮，二蒽酮类： 蒽酚，蒽酮，二蒽酮类：氧化成蒽醌后才能呈色
44
二、理化性质 3.颜色反应 （4）碱性条件下 的显色反应
（二）化学性质
中药粉末0.1g 10%硫酸 5ml H H2O 放冷 加乙醚2ml H
+ +
2- 10'
24
二、理化性质 （一）物理性质 1.性 状
2.溶解度 3.挥发性 4.升华性 5.不同pH条件下显色 （二）化学性质 1.酸性 2.颜色反应
25
二、理化性质 1.性状
（一）物理性质
颜色—— 无Ar-OH近乎于无色 助色团越多，颜色越深 如：黄、红、橙、紫红 黄 红 橙 紫红 紫红等 多为有色晶体 存在状态：苯醌、萘醌——多以游离状态存在； 蒽醌类——则往往结合成苷而存在 于植物中。
26
二、理化性质 （一）物理性质 1.性 状
2.溶解度 3.挥发性 4.升华性 5.不同pH条件下显色 （二）化学性质 1.酸性 2.颜色反应
27
二、理化性质 2.溶解度 H2O 游离醌 成 苷 —
（一）物理性质
MeOH +
EtOH + +
Et2O + —
CHCl3 + —
+（热） +
3.挥发性 小分子的苯醌 萘醌 苯醌、萘醌 苯醌 萘醌类具有挥发性，能随水蒸 气蒸馏，可据此进行提取、精制工作。
O O
+ 活性次甲基试剂
O O
在氨碱性下 兰绿色
（丙二酸酯、乙酰醋酸脂/醇液）
或 兰紫色
醌环上未取代位置
41
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第七节含醌类化合物的中药研
究实例
丹参、紫草、大黄
一丹参（Salvia miltiorrhiza） 唇形科（Labiatae）
鼠尾草属（Salvia）
包括700-1050余种植物
分布：全球温带地带，主要分布于地中海地区和西亚。

我国约有83种，25个变种，9个变型
主要分布于西南地区
部位:干燥的根及根茎
1995年版《中华人民共和国药典》
药理功效:
祛瘀止痛、活血通经、清心除烦
功能主治：月经不调、经闭痛经、积聚、胸腹刺痛、热脾疼痛、肿瘤、心烦不眠、肝脾肿大，心绞痛等
丹参的药理作用
1.抑菌消炎作用：对金黄色葡萄球菌有较强的抗菌作用，抑菌效果比小檗碱还要好。

丹参酮的结构与抑菌活性关系研究表明：（1）丹参酮的醌式结构是抑菌的必须基团，邻醌的抑菌活性高于对醌的抑菌活性
丹参的药理作用
（2）A环的羟基化或环内脱氢，或在母核上引入极性基团均导致抑菌活性下降
（3）丹参呋喃环的α-H的不同取代也明显影响其抑菌活性
丹参的药理作用
z丹参酮对人型结合杆菌、铁锈色毛发癣菌有抑制作用。

z具有明显的抗炎作用，但是机理尚不清楚。

丹参的药理作用
2.清除自由基与抗氧化作用
3.抗肿瘤作用：直接杀伤肿瘤细胞、诱导分化作用、诱导肿瘤细胞凋亡三种途径发挥作用
丹参的药理作用
4.保护心血管系统的作用：增加离体灌流心脏的冠脉流量，对急性心肌缺血引起的心肌也有保护作用。

抑制中性白细胞的溶酶体酶释放、吞噬及黏附，从而对更塞起到保护作用。

还能起到治疗冠心病和心绞痛的作用。

丹参的药理作用
5.对中枢神经系统的抑制作用：实验表明丹参对小兔有明显的镇静效果，说明对中枢神经系统的抑制作用。

对大脑皮层的抑制通过抑制环腺甘酸磷酸二酯酶的活力，增加环腺甘酸水平而实现的。

丹参的药理作用
6.对肝、肺、胃、肾的保护作用：能明显降低尿素氮、肌肝-甲基胍、胍基丁二酸的血清浓度，能促进肾功能恢复。

丹参的药理作用
7.丹参的其它药理活性：抗结核、抑制弹性蛋白酶等作用。

故此丹参酮在抗炎、抑菌及对心血管、肝胃肾等方面疾病均有极其重要的作用。

1.丹参的化学成分
主要分为两大类：
脂溶性成分、水溶性成分
脂溶性成分
主要是菲醌衍生物：大多具有三元或四元碳环的邻醌或对醌结构。

丹参酮Ι---菲醌并呋喃环
丹参酮ΙI
A 和ΙI
B
---萘醌并呋喃环
隐丹参酮---萘醌并二氢呋喃环
脂溶性成分
羟基丹参酮、丹参酸甲酯、次甲丹参酮、二氢丹参酮、丹参新醌甲、乙、丙等。

到目前为止共有35个丹参酮类化合物
丹参酮理化性质
丹参酮II
A 红色片状结晶
丹参酮II
B 紫色针状结晶
隐丹参醌橙色针状结晶丹参新醌甲橙黄色粉末丹参新醌乙红色针状结晶丹参新醌丙红色针状结晶
丹参酮理化性质
丹参醌类化合物不溶于水,
溶于有机溶剂
此类化合物多数呈中性,但丹参新醌甲,乙,丙因醌环上有羟基,显示较强的酸性,可溶于NaOH水溶液.
丹参水溶性成分
主要为：丹参素
[D-(+)-β-(3,4-dihydroxyphenyl)] -lactic-acid、
原儿茶醛、和原儿茶酸等
二紫草（Lithospermum erythrorhizon） 紫草科草本植物
药用部位：根
治疗：麻疹,外阴部湿疹,阴道炎,子宫颈炎,婴儿皮炎等。

主要成分：紫草素,乙酰紫草素等
色素
三大黄
蓼科多年生草本植物:
掌叶大黄(Rheum palmatum)唐古特大黄(R. tanguticum)药用大黄(R. officinale)
药用部位:干燥根和根茎
功效: 大黄味苦、性寒、具有化积、致泻、泻火凉血、活血化瘀、利胆退黄等。

现代药理研究证明大黄具有
泻下作用-----番泻苷类，游离蒽醌类泻
下作用弱
抗菌作用----芦荟大黄素、大黄素、大黄酸抗肿瘤、利胆保肝、利尿、止血作用。

三大黄
1. 大黄的化学成分
已阐明结构的至少136种，主要为蒽醌类化合物（2~5%）
游离蒽醌类化合物(1/10~1/5):
大黄酚,大黄素,芦荟大黄素,大黄素甲醚和大黄酸等.
主要以苷式存在:
大黄酚葡萄糖链苷,大黄素葡萄糖苷,
大黄葡萄糖苷,芦荟大黄素葡萄糖苷,一些双葡萄糖链苷及少量的番泻苷A,B,C,D.
大黄除上述成分外还含有鞣质,脂肪酸,及少量的土大黄苷和土大黄苷元
土大黄苷及其苷元结构上为二苯乙烯的衍生物,属于苷,认为大黄中土大黄苷含量越高质量越差.
2.大黄的理化性质
大黄酚:
长方形或单斜结晶,能升华.
几乎不溶于水,难溶于石油醚,略溶于冷乙醇,溶于苯,氯仿,乙醚,冰醋酸和丙酮中.
易溶于碳酸钠水溶液,氨水,氢氧化钠水溶液,乙醇甲醇丙酮,乙醚中溶解度0.14%,氯仿中溶解度0.078%.
大黄素甲醚:
金黄色针晶
几乎不溶于水,碳酸钠水溶液
微溶于乙酸乙酯,甲醇,乙醚
溶于苯,吡啶,氯仿,氢氧化钠水溶液.
芦荟大黄素:
橙色针状结晶
略溶于乙醇,苯,氯仿,乙醚,石油醚 溶于碱水溶液和吡啶
易溶于热乙醇,丙酮,甲醇,稀氢氧化钠水溶液.
习题
z熟悉紫草,丹参和大黄的成分(结构特点),理化性质及分离提取工艺。