颜之推敲药师考试笔记：中药化学—醌类

颜之推敲药师考试笔记：中药化学—醌类

注：1.按2011年大纲、指南整理；2.转载须注明原创或标题。

四、醌类

（一）醌类化合物的化学结构类型及理化性质

1.醌类化合物的化学结构类型

苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌类化合物的分类及基本结构

醌类化合物基本上具有αβ-α＇β＇不饱和酮的结构，当其分子中连有-OH、-OCH₃等助色团时，多显示黄、红、紫等颜色。在许多常用中药如大黄、虎杖、丹参、紫草等中含此类化合物，其中许多有明显的生物活性。醌类化合物从结构上分主要有苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌等四类。

一，苯醌类

:可分为邻苯醌和对苯醌两大类，前者不稳定，天然存在者以后者为多见。如软紫草中抑制前列腺素PGE₂。

二，萘醌类

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。

从中药紫草及软紫草中分得的一系列紫草素及异紫草素衍生物，具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用，与其清热凉血的药性相符，可认为这些萘醌化合物为紫草的有效成分。

三，菲醌类

天然菲醌分为邻醌及对醌两种类型,例如从中药丹参根中提取得到多种菲醌衍生物，其中丹参醌Ⅰ、丹参醌ⅡA、丹参醌ⅡB、隐丹参醌、丹参酸甲酯、羟基丹参醌ⅡA等为邻醌类衍生物（另含字母），而丹参新醌甲、丹参新醌乙、丹参新醌丙则为对醌类化合物。（队甲乙丙）

四，蒽醌类

蒽醌类成分包括蒽酮及其不同还原程度的产物。按母核可分为单蒽核及双蒽核，按氧化程度又可分为氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮、蒽酚及蒽酮的二聚物。按是否含糖和是否形成苷来分类，分为游离蒽醌和结合蒽醌。

1单蒽核类

1）蒽醌及其苷类

天然蒽醌以9，10-蒽醌最为常见，其C-9、C-10为最高氧化状态，较为稳定。中药中存在的蒽醌类成分多为蒽醌的羟基、羧甲基、甲氧基和羧基衍生物，游离或成苷存在。根据羟基在蒽醌母核的分布，可将羟基蒽醌分为两类：大黄素型和茜草素型。

①大黄素型：羟基分布于两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。许多中药如大黄、虎杖等有致泻作用的活性成分就属于此类化合物。羟基蒽醌类衍生物多与葡萄糖、鼠李糖结合成苷存在。

②茜草素型：羟基分布在一侧苯环上，颜色为橙黄至橙红色，种类较少，如中药茜草中的茜草素及其苷、羟基茜草素、伪羟基茜草素。

2）氧化蒽酚类

蒽醌在碱性溶液中可被锌粉还原生成氧化蒽酚及其互变异构体蒽二酚，氧化蒽酚及蒽二酚均不稳定，氧化蒽酚易氧化成蒽酮或蒽酚，蒽二酚易氧化成蒽醌，故两者较少存在于植物中。

3）蒽酚或蒽酮类

蒽醌在酸性溶液中被还原，则生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。在新鲜大黄中含有蒽酚类成分，贮存2年以上则检测不到蒽酚。如果蒽酚衍生物的meso位羟基与糖缩合成苷，则性质比较稳定，只有经过水解去糖后，才容易被氧化转变成蒽醌类化合物。

4）C-糖基蒽类

这类蒽衍生物是以糖作为侧链通过C一C键直接与苷元相连。

2双蒽核类

1）二蒽酮类衍生物

①二蒽酮类是二分子，蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成的化合物，其上下两环的结构相同且对称，又可分为中位连接（C₁₀-C₁₀＇）和α位连接（C₁-C₁＇或C₄-C₄＇）等形式。二蒽酮多以苷的形式存在，若催化加氢还原则生成二分子蒽酮，用FeCl₃氧化则生成二分子蒽醌。如中药大黄、番泻叶中致泻的主要成分番泻苷A、B、C、D等皆为二蒽酮类衍生物。

②二蒽酮类化合物C₁₀-C₁₀＇键易于断裂，生成蒽酮类化合物。大黄中致泻的主要成分番泻苷A，就是因其在肠内转变为大黄酸蒽酮而发挥作用。

2）二蒽醌类

蒽醌类脱氢缩合或二蒽酮类氧化形成。天然二蒽醌类中两个蒽醌环都是相同且对称的，由于空间位阻的相互排斥，使两个蒽醌环呈反向排列，如山扁豆双醌。

3）去氢二蒽酮类

中位二蒽酮脱去一分子氢被进一步氧化，两环之间以双键相连。颜色呈紫红色。

4）日照蒽酮类

去氢二蒽酮进一步氧化，α与α’位相连组成一六元环。

5）中位苯骈二蒽酮类

在天然蒽衍生物中具有最高氧化程度，也是天然产物中高度稠合的多元环系统之一。

2.醌类化合物的理化性质

（1）醌类化合物的性状、升华性

1性状

1）醌类中无酚羟基的，则近乎无色。

2）母核引入助色团越多，颜色越深。

3）天然醌类多为有色晶体。

4）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

游离的醌类具有升华性，小分子的苯醌类及萘醌类还具有挥发性，能随水蒸气蒸馏。

（2）醌类化合物的溶解度与结构的关系

1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。

2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。

3蒽醌的碳苷在水中的溶解度都很小，难溶于有机溶剂。

（3）蒽醌类化合物的酸性及酸性强弱与结构的关系

1醌类化合物多具有酚羟基，显酸性，加碱成盐，加酸析出。

2醌类化合物的酸性规律：

1）带羧基的蒽醌类化合物酸性强于不带羧基的；

2）羟基位于苯醌或萘醌的醌核上则属插烯酸结构，酸性与带羧基的蒽醌类衍生物类似；

3）由于α-羟基蒽醌中的-OH与C＝O形成分子内氢键，故酸性弱于β-羟基蒽醌衍生物；

4）羟基数目越多，酸性越强。

5）蒽醌类衍生物酸性强弱的排列顺序为：

含COOH>含二个以上β-OH>含一个β-OH>含二个以上α－OH>含一个α－OH。（CO>2β>1β>2α>1α）

6在分离工作中，常采取碱梯度萃取法来分离蒽醌类化合物。用碱性不同的水溶液（5％碳酸氢钠溶液、5％碳酸钠溶液、1%氢氧化钠溶液、5％氢氧化钠溶液）依次提取：

1）酸性较强的化合物（含COOH或二个β－OH）被碳酸氢钠提出；

2）酸性较弱的化合物（含一个β－OH）被碳酸钠提出；

3）酸性更弱的化合物（含二个或多个α－OH）只能被1％氢氧化钠提出；

4）酸性最弱的化合物（含一个α－OH）则只能溶于5%氢氧化钠。

（4）蒽醌类化合物的显色反应

1Feigl反应：醌类衍生物在碱性条件下加热与醛类、邻二硝基苯反应，生成紫色化合物。

2无色亚甲蓝显色试验：无色亚甲蓝乙醇溶液(1mg／ml)专用于检识苯醌及萘醌。样品在白色背景下呈现出蓝色斑点，可与蒽醌类区别。

3Borntrager’s反应：在碱性溶液中，羟基醌类颜色改变并加深，多呈橙、红、紫红及蓝色，如羟基蒽醌类化合物遇碱显红至紫红色,称之为Borntrager’s反应。蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物需氧化形成羟基蒽醌后才能呈色，其机理是形成了共轭体系。

4Kesting-Craven反应：　当苯醌及萘醌类化合物的醌环上有未被取代的位置时，在碱性条件下与含活性次甲基试剂，如乙酰乙酸酯、丙二酸酯反应，呈蓝绿色或蓝紫色。蒽醌类化合物因不含有未取代的醌环，故不发生该反应，可用于与苯醌及萘醌类化合物区别。

5与金属离子的反应：　蒽醌类化合物如具有α-酚羟基或邻二酚羟基，则可与Pb²⁺、Mg²⁺等金属离子形成络合物。

1与Pb²⁺形成的络合物在一定pH条件下能沉淀析出，与Mg²⁺形成的络合物具有一定的颜色，可用于鉴别。

2如果母核上只有1个α-OH或1个β-OH，或2个-0H不在同环上，则显橙黄至橙色；

3如已有1个α-OH，并另有l个-0H在邻位则显蓝至蓝紫色，若在间位则显橙红至红色，在对位则显紫红至紫色。（琳琅见红对子）

（二）醌类化合物

的提取分离及结构鉴定

1.醌类化合物的提取分离

一、提取

一般选用甲醇、乙醇作为提取溶剂。

二、分离

1蒽醌苷类和游离蒽醌衍生物的分离

蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的溶解性不一样，前者易溶于水，而后者则易溶于有机溶剂如氯仿等，因而常用与水不混溶的有机溶剂萃取或回流提取蒽醌粗提物，可将两者分开。

2游离蒽醌衍生物的分离

一般采用溶剂分步结晶法、pH梯度萃取法和色谱法。pH梯度萃取法是最常用的手段。柱色谱法常用的吸附剂有硅胶、磷酸氢钙、聚酰胺，一般不用氧化铝，以免发生不可逆的化学吸附。

3蒽醌苷类的分离

蒽醌苷类水溶性较强，需要结合吸附及分配柱色谱进行分离，常用载体有聚酰胺、硅胶及葡聚糖凝胶。

2.醌类化合物的结构测定

（1）蒽醌类化合物的IR光谱特征

一、红外光谱法（IR）

1蒽醌的羰基频率饱和直链酮型羰基的典型伸缩频率为l715 cm^-1，由于蒽醌羰基的α、β位存在共轭系统，故未取代蒽醌伸缩频率为1675cm^-1。当蒽醌环上有取代基时，羰基的伸缩频率及吸收强度都改变。一般吸电子基团使频率变高，波数增加，供电子基团使频率变低，波数减少。

2羟基蒽醌的羟基频率α-OH因与C=O缔合，其吸收频率移至3150cm^-1以下，多与不饱和C—H的伸缩振动频率重叠；β-OH振动频率较α-OH高，在3600～3150cm^-1区间，若只有l个β-OH，则大多数在3300～3390cm^-1之间有l个吸收峰，若在3600～3150cm^-1之间有几个峰，表明蒽醌母核可能有多个β-OH。

31，8-二羟基蒽醌和1-羟基蒽醌具有2个羰基峰，其中1，8-二羟基蒽醌的2个羰基峰相差大于40cm^-1，1-羟基蒽醌的2个羰基峰相差小于40cm^-1。其他类型的羟基蒽醌均为1个羰基峰。

（2）蒽醌类化合物的MS裂解规律

质谱法：蒽醌类衍生物的质谱特征是分子离子峰为基峰，游离醌依次脱去两分子CO，得到M－CO及M－2CO的强峰以及它们的双电荷峰。

（三）实例

含醌类化合物的常用中药

1.大黄

1主要化学成分：

1）蒽醌、二蒽酮、芪、苯丁酮、单宁、萘色酮等不同种类的80多种化合物，大体上可分为蒽醌类、多糖类与鞣质类。其中蒽醌类及其衍生物含量为3%～5%。

2）大黄中蒽醌类及其衍生物分为游离型与结合型。

①游离型包括大黄酸、大黄素、土大黄素、芦荟大黄素、大黄素甲醚、异大黄素、大黄酚、虫漆酸D等。

②结合型主要包括蒽醌苷和双蒽酮苷。

③大多数羟基蒽醌类化合物是以苷的形式存在。

3）《中国药典》采用紫外分光光度法测定药材中芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚和大黄素甲醚含量，总量不得少于干燥药材1.5%。药材储藏置于通风干燥处。

（二）主要成分的提取、分离

1.大黄中游离羟基蒽醌成分的提取分离

2.丹参

1主要化学成分

1）脂溶性成分大多为共轭醌、酮类化合物，具有特征的橙黄和橙红色。如丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、丹参酮ⅡB、隐丹参酮等。（纸隐字母）

2）水溶性成分则包括丹参素，丹参酸甲、乙、丙，原儿茶酸，原儿茶醛等。（水元素甲、乙、丙）

3）《中国药典》采用高效液相色谱法测定药材中丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量，丹参酮ⅡA不得少于0.20%，丹酚酸B不得少于3.0%。药材储藏需置于干燥处。

2鉴定方法

1）化学方法：脂溶性成分中的菲醌类化合物,取少量样品，加浓硫酸2滴，丹参醌Ⅱ显绿色，隐丹参醌显棕色，丹参醌Ⅰ显蓝色。（一蓝二绿隐衷）

2）还可通过荧光法、薄层色谱法等进行相关化学成分的鉴别。

3生物活性

1）丹参的药理作用有：减轻心肌、脑缺血再灌注损伤，抑制血小板凝聚和血栓形成，抑制胶原纤维的产生和促进纤维蛋白降解，清除自由基等。

2）主要用于治疗心脑血管疾病，如冠心病、高血压、脑卒中、动脉粥样硬化等，同时还用于治疗肝纤维化、消化性溃疡、白内障、癌症、记忆缺失、艾滋病等疾病。

3）近年来开发出的丹参注射液是以丹参中水溶性成分为主的制剂，丹参滴丸则是以脂溶性丹参酮为主的制剂。如由丹参醌ⅡA制得的丹参醌ⅡA磺酸钠注射液已用于临床，用于治疗冠心病、心肌梗死。

3.紫草

1主要成分：为萘醌类色素，包括乙酰紫草素、欧紫草素、紫草素、β，β－二甲基丙烯酰紫草素、β，β－二甲基丙烯酰欧紫草素、去氧紫根素等。

2《中国药典》采用紫外分光光度法测定药材中羟基萘醌总含量，以左旋紫草素计，不得少于0.80%；采用高效液相色谱法测定药材中β，β－二甲基丙烯酰阿卡宁（β，β－二甲基丙烯酰欧紫草素）含量，不得少于O.30%。药材储藏置于干燥处。

3临床应用的紫草素为羟基萘醌的混合物，各类成分均系萘醌分子侧链上羟基与不同酸形成的酯，存在于紫草根中。该类成分具有抗肿瘤、抗炎和抗菌活性，还有抗肝脏氧化损伤和抗受孕作用。另外紫草素作为天然色素已广泛应用于医药、化妆品和印染工业中。

4.虎杖

1主要含有蒽醌类化合物，此外还含有二苯乙烯类、黄酮类、水溶性多糖和鞣质等成分。上述蒽醌类成分包括大黄素、大黄酚、大黄酸、大黄素甲醚－1－β－D－葡萄糖苷、大黄素－L－β－D－葡萄糖苷、6－羟基芦荟大黄素、大黄素一8－单甲醚、6－羟基芦荟大黄素－8－单甲醚等。

2《中国药典》采用高效液相色谱法测定药材中大黄素和虎杖苷含量，大黄素不得少于0.60%，虎杖苷不得少于0.15%。 药材储藏置干燥处，防霉，防蛀。