1、第四章醌类化合物Quinones,第一节概述,中药中一类具有不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变成这样结构的化合物。苯醌（benzoquinones）萘醌（naphthoquinones）菲醌（phenanthraquinones）蒽醌（anthraquinones）,醌类化合物分布非常广泛，是一类比较重要的活性成分。蓼科的大黄、何首乌、虎杖茜草科的茜草豆科的决明子、番泻叶鼠李科的鼠李百合科的芦荟唇形科的丹参紫草科的紫草在一些低等植物中也有存在,第二节醌类化合物的结构与分类,苯醌（benzoquinones）萘醌（naphthoquinones）菲醌
2、（phenanthraquinones）蒽醌（anthraquinones）,一、苯醌类（benzoquinones）,是具有醌型结构的最简单化合物。邻苯醌（ortho-）和对苯醌（para-）两大类。天然存在的多数为对苯醌的衍生物。,对苯醌,邻苯醌,苯醌母核上常见的取代基-OH，-OCH3，-CH3天然苯醌类化合物多为黄色或橙色的结晶体。,2,6-二甲氧基对苯醌,信筒子醌,二、萘醌类（naphthoquinones）,分为：三种类型-萘醌（1,4-萘醌，1,4-萘二酮）-萘醌（1,2-萘醌）amphi-萘醌（2,6-萘醌，远位，跨位）,天然存在的大多为-萘醌类衍生物多为橙色或橙
3、红色结晶，少数呈紫色,胡桃醌蓝雪醌拉帕醌,三、菲醌类（phenanthraquinone）,分为：邻菲醌、对菲醌二种类型,对菲醌,邻菲醌,中药丹参根中分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。,四、蒽醌类（anthraquinones）,单蒽核类双蒽核类,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、二蒽酮等。,天然9,10-蒽醌最常见，整个分子形成一共轭体系，C9、C10又处于最高氧化水平，比较稳定。,1,4,5,8位为位2,3,6,7位为位9,10位为meso位，又叫中位,（一）单蒽核类,1、蒽醌及其苷类,多数蒽醌母核上有不同数目的羟基、羟甲基、甲
4、氧基、羧基取代，其中以二元羟基为多。游离形、苷两种存在形式。根据羟基在蒽醌母核上的位置不同，可将羟基蒽醌分为大黄素型和茜草素型两类。,大黄酚（chrysophanol）R1=HR2=CH3大黄素（emodin）R1=OHR2=CH3大黄素甲醚（physcion）R1=OCH3R2=CH3芦荟大黄素（aloe-emodin）R1=HR2=CH2OH大黄酸（rhein）R1=HR2=COOH大黄中的羟基蒽醌衍生物多与葡萄糖、鼠李糖结合成苷，一般有单糖苷和双糖苷两种。,（1）大黄素型（Emodin）：羟基分布在两侧的苯环上，多呈黄色。,（2）茜草
5、素型（Alizarin）：羟基分布在一侧的苯环上，颜色较深，多为橙黄色至橙红色。,茜草素（alizarin）R1=OHR2=HR3=H羟基茜草素（purpurin）R1=OHR2=HR3=OH伪羟基茜草素（pseudopurpurin）R1=OHR2=COOHR3=OH,2、蒽酚或蒽酮衍生物,蒽醌在酸性环境中被还原，生成蒽酚及互变异构体蒽酮。,蒽醌蒽酚蒽酮,蒽酚（或蒽酮）的羟基衍生物常以游离态或结合态与相应的羟基蒽醌共存于植物中。蒽酚（或蒽酮）衍生物一般存在于新鲜植物，可慢慢氧化成蒽醌。新鲜大黄经两年以上贮存则检识不到蒽酚。如果蒽酚衍生物的meso（中位）羟基与
7、hypericin）：中位萘骈二蒽酮类，是天然蒽衍生物中具有最高氧化水平的结构形式，也是天然产物中高度稠合的多元环系统之一（含8个环）。,2、二蒽醌类,第三节醌类化合物的理化性质,物理性质化学性质,一、物理性质,1、性状：颜色：母核上无酚羟基取代时基本无色。一般有色，深浅与是否有助色团（羟基、氨基等给电子基团）有关。取代的助色团越多，颜色越深。有黄、橙、棕红色以至紫红色等。存在状态：苯醌和萘醌多以游离态存在，蒽醌一般结合成苷存在，因极性较大难以得到结晶。,2、升华性及挥发性,游离的醌类化合物一般具有升华性。一般升华温度随酸度增加而升高。小分子的苯醌类及萘醌类还具有挥发性，能
8、随水蒸气蒸馏。,3、溶解度,游离醌类：极性较小，一般溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂，几乎不溶于水。苷：极性显著增大，易溶于甲醇、乙醇中，在热水中也可溶解，但在冷水中溶解度较小，几乎不溶于苯、乙醚、氯仿等极性较小的有机溶剂中。注意：蒽醌的碳苷在水中的溶解度都很小，亦难溶于有机溶剂，但易溶于吡啶中。,二、化学性质,1、酸碱性：醌类多具酚羟基或羧基，故多具有酸性。碱性水溶液中成盐溶解，酸化后游离又可重新沉淀析出。（碱提酸沉法）酸性的强弱取决于是否有羧基及酚羟基的数目、位置。（PH梯度萃取法）,含羧基醌类的酸性强于不含羧基者；酚羟基数目增多，酸性增强；-羟基醌的
9、酸性强于-羟基醌。,-OH处在羰基的邻位，因产生分子内氢键，质子不易解离，故酸性较弱。,-OH与羰基处于同一个共轭体系中，受羰基吸电子作用影响，羟基上氧的电子云密度降低，质子容易解离，酸性较强。,对蒽醌类成分的提取分离，常用pH梯度萃取法，用不同碱液提取。,例：比较下列化合物的酸性强弱,例：下列蒽醌用硅胶薄层色谱分离，用苯-醋酸乙酯（3:1）展开后，Rf值大小顺序为（）,碱性：,如：大黄酚溶于浓硫酸中由暗黄色红色。大黄素溶于浓硫酸中由橙红红色。其他羟基蒽醌在浓硫酸中一般呈红红紫色。,2、颜色反应,醌类的颜色反应主要取决于：氧化还原性质酚羟基的性质,醌类衍生物在碱性条件下经加热
10、能迅速与醛类及邻二硝基苯反应生成紫色化合物。,（1）Feigl反应,苯醌类及萘醌类的专属反应。可在PC或TLC上进行，呈蓝色斑点，可与蒽醌类化合物区别。醌类衍生物层析展开后，喷无色亚甲兰溶液：出现兰色斑点：可能含苯醌或萘醌不显色：可能含蒽醌,（2）无色亚甲蓝显色试验,羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。（Borntrger，红色紫红色）,（3）碱性条件下的呈色反应*,注意：羟基蒽醌以及具有游离酚羟基的蒽醌苷均可呈色，但蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物则需氧化形成羟基蒽醌类化合物后才能呈色。,羟基蒽醌类遇碱显红紫红色，是蒽醌类一个很重要的鉴别反应。,（4）Kesting-Crav
11、en反应（活性亚甲基试剂反应）,蓝绿色或蓝紫色,试剂：乙酰乙酸酯丙二酸酯丙二腈,苯醌及萘醌类当醌环上有未被取代的位置时，可在碱性条件下与一些含有活性次甲基试剂的醇溶液反应。萘醌的苯环上如有羟基取代，反应速度减慢或不反应。蒽醌类化合物因醌环两侧有苯环，不反应，可区别。,有-酚羟基或邻二酚羟基结构的蒽醌，与Pb2+、Mg2+等金属离子形成络合物。生成的颜色随分子中羟基的位置而有所不同。,（5）与金属离子的反应,羟基蒽醌与镁形成的络合物,2,3二羟基蒽醌与镁形成的络合物,蒽醌化合物上羟基的位置不同，与Mg2+形成配合物的颜色不同，显色不同。,9位或10位未取代的羟基蒽酮类化合物，尤其是1,
12、8-二羟基衍生物，与0.1%对亚硝基-二甲苯胺吡啶溶液缩合的反应。,（6）对亚硝基二甲苯胺反应,定性鉴别反应，不受蒽醌类、黄酮类、香豆素类、糖类及酚类化合物的干扰。,小结,Feigl反应：鉴定蒽醌化合物；无色亚甲蓝显色反应或Keisting-Craven（活性亚甲基试剂）反应：鉴定苯醌、萘醌；碱性条件下的呈色反应、与金属离子的反应：初步确定羟基蒽醌化合物。,第四节醌类化合物的提取与分离,提取方法分离方法,一、醌类化合物的提取方法,1溶剂提取法：游离醌类：用极性较小的有机溶剂苷类：用甲醇、乙醇和水提取总醌类：一般常选甲醇或乙醇,2.碱提酸沉法：具有游离酚羟基的醌类化合物。3
13、.水蒸气蒸馏法：分子量小、有挥发性的苯醌及萘醌类。4.其他：超临界流体萃取法，超声提取法等。,二、醌类化合物的分离方法,（一）蒽醌苷类与游离蒽醌的分离方法,极性差别较大，根据溶解性不同分离。游离苷元：极性小，难溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。苷类：极性大，溶于水，难溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。,注意：羟基蒽醌类衍生物及其相应的苷类在植物体内多通过酚羟基或羧基与镁、钾、钠、钙结合成盐存在。用氯仿等极性较小的有机溶剂从水溶液中萃取游离蒽醌衍生物时必须酸化使之处于游离状态，才能达到分离苷或游离蒽醌的目的。,由于蒽醌羟基位置、数目及羧基的有无，其酸度大小是有区别的，可分别溶于不同
14、碱性的水液，故可采用PH梯度萃取法。为分离游离蒽衍生物的经典方法，也为常用方法。,（二）游离蒽醌的分离方法,1、pH梯度萃取法,PH梯度萃取法对蒽衍生物进行初步分离，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，结合色谱法进一步分离。多用吸附柱层析，以硅胶、聚酰胺为吸附剂，不宜用氧化铝（形成牢固螯合物，难以洗脱）。,2、色谱法,例：某中药中含有下列化合物，经下列流程分离后，各在何部位？,a.大黄酸b.大黄素c.大黄酚葡萄糖苷d.大黄酚,f.,e.,大黄酸R1=HR2=COOH大黄素R1=OHR2=CH3大黄酚R1=HR2=CH3,粗粉,乙醇提取
15、，回收乙醇,浓缩液,乙醚溶解,不溶物甲（）Et2O溶液,5NaHCO3萃取,碱水液Et2O溶液,酸化,黄色沉淀乙（）,5Na2CO3萃取,碱水液Et2O溶液,酸化,黄色沉淀丙（）,Et2O溶液碱水液,1NaOH萃取,5NaOH萃取,碱水液Et2O溶液己（）,酸化,黄色沉淀丁（）,酸化,黄色沉淀戊（）,甲（C）乙（A）丙（B）丁（D）戊（F）己（E）,（三）蒽醌苷类的分离,溶剂法等纯化色谱分离,水溶性强，分离及精制工作都较为困难，层析前用溶剂法等处理，得较纯总苷后再进一步分离。,溶剂法：一般常用乙酸乙酯、正丁醇等极性较大的有机溶剂，将蒽醌苷
16、类从水溶液中提取出来，再作进一步分离。,2、色谱法：分离蒽醌苷类化合物最有效方法硅胶柱色谱葡聚糖凝胶柱色谱反相硅胶柱色谱高效液相色谱，等,第五节醌类化合物的检识,理化检识色谱检识,一、理化检识,Feigl反应：鉴定蒽醌化合物；无色亚甲蓝显色反应或Keisting-Craven（活性亚甲基试剂）反应：鉴定苯醌、萘醌；Borntrger反应、与金属离子反应：初步确定羟基蒽醌化合物；对亚硝基二甲苯胺反应：鉴定蒽酮类化合物。,二、色谱检识,显色剂：,蒽醌及其苷在可见光下多显黄色，在紫外光下则显黄棕、红、橙色等荧光。,薄层色谱和纸色谱（略）,吸附剂：硅胶、聚酰胺,展开剂：混合溶剂，苯-
17、甲醇、庚烷-苯-氯仿等，蒽醌苷采用极性较大的溶剂系统。,0.5%醋酸镁甲醇溶液,氨熏、10%KOH甲醇溶液、3%NaOH或碳酸钠溶液,一般在进行Borntrger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。,第六节醌类化合物的结构研究,化学方法（略）和波谱法,一、醌类化合物的紫外光谱,醌类化合物由于存在较长的共轭体系，在紫外区域均出现较强的紫外吸收。苯醌和萘醌类的紫外光谱特征蒽醌类的紫外光谱特征,1、苯醌和萘醌类的紫外光谱特征,当分子中具有羟基、甲氧基等助色团时，可引起分子中相应的吸收峰红移（向长波长方向移动）。,苯醌：三个主要吸收峰240nm，强峰285nm，中强峰400nm，弱峰萘醌：四个主要吸收峰,由醌样结构引起,由苯样结构引起,2、蒽醌类的紫外光谱特征,苯甲酰基结构（苯样结构）252nm325nm,醌样结构272nm405nm,蒽醌母核：四个吸收峰,A.苯甲酰基结构,B.醌