第四章-醌类化合物---长春中医药大学

第四章 醌类化合物

【目的要求】

1. 掌握醌类化合物的理化性质和检识方法。 2. 掌握蒽醌类化合物的提取、分离方法。 3. 熟悉蒽醌类化合物的波谱分析。

4. 了解醌类化合物的分类、分布和生理活性。 【教学内容】

1. 醌类化合物的含义、分布和生理活性。 2. 醌类化合物的结构类型和分类。

3. 醌类化合物的理化性质：性状、升华性、溶解度、酸碱性、显色反应。 4. 蒽醌类化合物的提取分离方法。 5. 蒽醌类化合物的检识方法。

6. 蒽醌类化合物的结构测定：化学法（甲基化反应、乙酰化反应），波谱分析法（紫外光谱、红外光谱、：1H-NMR谱、13C-NMR谱及MS谱）。 7. 实例：大黄、丹参、紫草。 【教学方法】 课堂讲授与实验。

第四章 醌类化合物 （6学时）

第一、二节 概 述醌类化合物的结构与分类（1学时）

第三、四节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的提取分离（2学时） 第五、六节 醌类化合物的检识醌类化合物的结构研究（2学时） 第七节 含醌类化合物的中药实例（1学时）

第四章 醌类化合物

第一节 概 述

醌类化合物是中药中一类具有醌式结构的化学成分。

主要分为苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型。

第二节 醌类化合物的结构与分类

一、苯醌类

O 邻苯醌 对苯醌12天然苯醌类化合物多为黄色或橙色的结晶体： 6 2,6-二甲氧基苯醌 5 信筒子醌3 辅酶Q10（n=10） 4二、萘醌类

O萘醌类化合物分为α（1,4）、β（1,2）及amphi（2,6）三种类型。 萘醌类化合物多为橙色或橙红色结晶，少数呈紫色。

1

α-(1,4)萘醌 β-(1,2)萘醌 amphi-(2,6)萘醌

拉帕醌

胡桃醌 蓝雪醌

胡桃醌具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用； 蓝雪醌具有抗菌、止咳及祛痰作用； 拉帕醌具有抗癌作用； 紫草素具有抗癌作用。

R····OH R ——OH

三、菲醌类

邻菲醌

对菲醌

丹参醌ⅡA R1 =CH3 R2=H 丹参醌ⅡB R I=CH2OH R2=H

羟基丹参醌ⅡA R1 =CH3 R2=OH 丹参酸甲酯 RI=COOCH3 R2=H

R R R

四、蒽醌类 （一）、 单蒽核类

1. 蒽醌及其苷类 天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见。常见取代基：羟基、羟甲基、甲基、甲氧基和羧基。

1,4,5,8位为α位 O（1）大黄素型 8 R1= H R2= CH3 1大黄酚 8a9a2,3,6,7位为β位 ORO 2 OR 7 1 大黄素 2 R 1 = OH R2= CH3 R1=H 9,10R2=glc 大黄酚-8-O-β-D葡萄糖苷 位为meso位，又叫中位 -8-O--β-D3 龙胆双糖苷 3 大黄素甲醚 R1= OCHR2= CH63大黄素甲醚4aR1=glc R2=H 大黄酚-1-O-β-D葡萄糖苷 （2）茜草素型 510a4芦荟大黄素 R1=H R2=CH2OH CH3OO O 大黄酸 R1=H R2=COOH 茜草素 R1=OH R2=H R3=H 2. 蒽酚或蒽酮衍生物 蒽醌在酸性环境中被还原，可生成蒽酚及其互变异构体—蒽酮。 蒽醌 羟基茜草素 蒽酚 R1=OH R 2 =H 蒽酮 R3=OH 伪羟基茜草素 R1=OH R2=COOH R3=OH （二） 双蒽核类 1．二蒽酮类 二蒽酮类成分可以看成是2分子蒽酮脱去一分子氢，通过碳碳键结合而成的化合物。

番泻苷A 番泻苷B

番泻苷C 番泻苷D

番泻苷A

大黄酸蒽酮

2． 二蒽醌类 蒽醌类脱氢缩合或二蒽酮类氧化均可形成二蒽醌类。 天精（skyrin） 山扁豆双醌（cassiamine） 3．去氢二蒽酮类 4．日照蒽酮类 5．中位萘骈二蒽酮类

去氧二蒽酮 日照蒽酮 金丝桃素

第三节 醌类化合物的理化性质

一、物理性质

1．性状 取代的助色团越多，颜色越深，有黄、橙、棕红色以至紫红色等。

苯醌和萘醌多以游离态存在；

蒽醌一般结合成苷存在于植物体中。

2．升华性及挥发性 游离的醌类化合物一般具有升华性。

小分子的苯醌类及萘醌类还具有挥发性。

3．溶解度 游离醌类：一般溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、乙醚、苯等有机溶剂，几乎不

2

溶于水。

与糖结合成苷后极性显著增大，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、三氯甲烷等极性较小的有机溶剂中。

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 醌类化合物多具有酚羟基，故具有一定的酸性。 β-羟基蒽醌 α-羟基蒽醌 酸性强弱按下列顺序排列：含-COOH＞含二个或二个以上β-OH＞含一个β-OH

＞含二个或二个以上α-OH＞含一个α-OH。

从有机溶剂中依次用5%碳酸氢钠、5%碳酸钠、1%氢氧化钠及5%氢氧化钠水溶液进行梯度萃取，达到分离的目的。 H+OOH2．颜色反应 O（1） Feigl反应 醌类衍生物在碱性条件下经加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应生 H2SO4+成紫色化合物。其反应机理如下： + + 紫色 （2）无色亚甲蓝显色反应

可与蒽醌类化合物相区别。

（3）Bornträger反应 羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。

多呈橙、红、紫红及蓝色。

例如羟基蒽醌类化合物遇碱显红~紫红色：

α-羟基蒽醌 红色 β-羟基蒽醌 红色

OOOHH无色亚甲蓝溶液为苯醌类及萘醌类的专用显色剂。

（4）Kesting-Craven反应 又称为与活性亚甲基试剂的反应。

苯醌及萘醌的醌环上有未被取代的位置时，呈阳性。

可与蒽醌类化合物加以区别。 ① ②

（5）与金属离子的反应 与Pb2+、Mg2+等金属离子形成络合物。

OHOOH（6）对亚硝基二甲苯胺反应

绿色 OHOOHNO第四节 醌类化合物的提取与分离

+NCH3+一、醌类化合物的提取方法 CH3HH1．有机溶剂提取法 一般常选甲醇或乙醇作为提取溶剂。 N(CH3)22．碱提酸沉法 用于提取具有游离酚羟基的醌类化合物。 3．水蒸气蒸馏法 适用于苯醌及萘醌类化合物。

N(CH3)2二、 醌类化合物的分离

（一）蒽醌苷类与游离蒽醌的分离

蒽醌苷类与游离蒽醌类的极性差别较大，选用液液萃取法。 （二）游离蒽醌的分离

１．pH梯度萃取法 分离游离蒽醌的常用方法。 ２．色谱法 是系统分离的有效手段。

常用的吸附剂主要是硅胶，也可采用聚酰胺色谱法。 （三）蒽醌苷类的分离

1．溶剂法 一般常用乙酸乙酯、正丁醇等极性较大的有机溶剂，将蒽醌苷类从水溶液中提取出来。 2．色谱法 是分离蒽醌苷类化合物有效的方法， 过去主要应用硅胶柱色谱。

近年来葡聚糖凝胶柱色谱和反相硅胶柱色谱的应用，使极性较大的蒽醌苷类化合物得到有效分离。 例如大黄蒽醌苷类的分离：将大黄的70%甲醇提取液加到Sephadex LH-20凝胶柱上，并用70%甲醇洗脱，

3

H2O分段收集，依次先后得到二蒽酮苷（番泻苷B、A、D、C）、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌单糖苷、游离苷元。

第五节 醌类化合物的检识

一、理化检识

1．苯醌、萘醌：利用Feigl反应、无色亚甲蓝显色反应和Keisting-Craven反应。 2．羟基蒽醌化合物：利用Bornträger反应；

3．蒽酮类化合物：利用对亚硝基二甲苯胺反应。 二、色谱检识

１．薄层色谱 吸附剂多采用硅胶、聚酰胺；

展开剂多采用混合溶剂如：苯、苯-甲醇（9∶1）、

庚烷-苯-三氯甲烷（１∶１∶１）等，

２．纸色谱 （苷元）展开剂用水、乙醇、丙酮等与石油醚、苯混合使达饱和，分层后取极性小的有机溶剂层进行展开。

显色剂一般用0.5%醋酸镁甲醇液，羟基不同显不同颜色；

也可用1%~2%氢氧化钠或氢氧化钾溶液喷雾，显红色斑点。

（蒽苷）展开剂如苯-丙酮-水（4∶1∶2）、

苯-吡啶-水（5∶1∶10）、

三氯甲烷-甲醇-水（2∶1∶1下层）等。

第六节 醌类化合物的结构研究

一、化学方法

１．锌粉干馏 蒽醌取代基中的氧原子被还原除去而生成相应的母体烃类。

如仅有羟基、甲氧基或羧基则得到的产物是蒽，

如为甲基或羟甲基取代的蒽醌得到的产物是甲基蒽。

２．氧化反应 最常用的氧化剂是碱性高锰酸钾或三氧化铬；

不同氧化剂和不同的反应条件，能生成不同的产物。

３．甲基化反应 常用的甲基化试剂有重氮甲烷（CH2N2）、

硫酸二甲酯［（CH3）2SO4］、 碘甲烷。

表4-1

甲基化试剂的组成 CH2N2/Et2O CH2N2/Et2O + MeOH (CH3)2SO4 + K2CO3 + 丙酮 CH3 I+ Ag2O

甲基化试剂与反应功能基的关系

反应功能基

—COOH、β-酚OH、—CHO

—COOH、β-酚OH、两个α-酚OH之一、—CHO β-酚OH、α-酚OH

—COOH、所有的酚OH、醇OH、—CHO

４．乙酰化反应 常用的乙酰化试剂按乙酰化能力强弱顺序排列为：CH3COCl＞（CH3CO）2O＞CH3COOR＞CH3COOH。

表4-2

试剂组成

冰醋酸（加少量乙酰氯） 醋酐

乙酰化试剂和反应条件及作用位置

作用位置 醇OH

醇OH、β-酚OH

醇OH、β-酚OH、两个α-酚OH之一 醇OH、β-酚OH

醇OH、β-酚OH、α-酚OH 醇OH、β-酚OH、烯醇式OH

反应条件 冷置 加热 短时间 长时间 冷置 室温放置过夜 室温放置过夜

醋酐 + 硼酸 醋酐 + 浓硫酸 醋酐 + 吡啶

醋酐-硼酸可保护α-酚羟基不被乙酰化，仅使β-酚羟基乙酰化。 反应产物再用冷水处理，使缔合的α-硼酸酯水解恢复α-酚羟基； 二、波谱分析

OHHO１．UV光谱

BOOHCH3HBO + AcO332OHO4

OCH3OAc（1） 苯醌和萘醌类：

苯醌类的主要吸收峰有三个：①~240nm，强峰；②~285nm，中强峰；③~400nm，弱峰。萘醌主要有四个吸收峰，其峰位与结构的关系大致如下所示：

例如1,4-萘醌，当醌环上引入+I或+M取代基时，只影响257nm峰红移；

当苯环上引入上述取代基时，如α-羟基时将使335nm红移至427nm。

（2） 蒽醌类：

（a） （b）

羟基蒽醌类化合物： 第Ⅰ峰：230nm左右

第Ⅱ峰：240~260nm（由苯样结构引起） 第Ⅲ峰：262~295nm（由醌样结构引起） 第Ⅳ峰：305~3nm（由苯样结构引起） 第Ⅴ峰：＞400nm（由醌样结构中的C=O引起） 表4-3

OH数 1 2 3

羟基蒽醌类紫外吸收光谱（第Ⅰ峰）

λ

maxnm

OH位置 1-；2-

1，2-；1，4-；1，5- 1，2，8-；1，4，8- 1，2，6-；1，2，7- 1，4，5，8-；1，2，5，8-

222.5 225

4

｝230 ± 2.5

236

峰带Ⅲ（262~295nm）受β-酚羟基的影响：

具有β-酚羟基， logε值均在4.1以上； 若低于4.1，表示无β-酚羟基。

峰带Ⅳ（305~3nm）受供电基影响：

一般规律是α位有-CH3、-OH、-OCH3时，峰位红移，强度降低； 取代基处于β位，则吸收峰强度增大。

峰带Ⅴ主要受α-羟基的影响：

α-羟基数目越多，峰带Ⅴ红移值也越大。

表4-4

α-OH数 无 1

2 1,5-二羟基 1,8-二羟基 1,4-二羟基 3 4

400~420

418~440 （二个峰） 430~450

470~500（靠500nm处有一肩峰） 485~530（二至多个吸收） 0~560（多个重峰） 羟基蒽醌类峰带Ⅴ的紫外吸收

λ

maxnm（logε

）

356~362.5（3.30~3.88）

２．IR光谱

羟基蒽醌类化合物在红外区域有υC=O（1675~1653cm-1）、

υOH（3600~3130cm-1）、

υ芳环（1600~1480cm-1）的吸收。

表4-5

α羟基数

0 1 2 2 3 4

蒽醌类型 无α-OH 1-OH

1,4-或1,5-二OH 1,8-二OH 1,4,5-三OH 1,4,5,8-四OH

α-羟基的数目及位置对ν

-1C=O吸收的影响

-1游离C=O频率 (cm)

1678~1653 1675~17

— 1678~1661

— —

5

缔合C=O频率 (cm)

— 1637~1621 15~1608 1626~1616 1616~1592 1592~1572

C=O频率差 ΔυC=O

— 24~38 — 40~57 — —

α-羟基的吸收频率在3150cm-1以下； β-羟基振动频率在3600~3150cm-1区间。

若只有一个β-羟基（包括一个-CH2OH）则大多数在3300~3390cm-1之间有一个吸收峰；若在3600~3150cm-1之间有几个峰，表明蒽醌母核上可能有两个或多个β-羟基。

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