[医药卫生]天然药物化学 醌类化合物

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1、天然药物化学,卫生部规划教材第四版,醌类化合物 Quinonoid,第四章,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、醌类化合物的光谱特征,一、概 述,醌类化合物是一类在自然界分布广泛的化合物，它包括醌类及容易转变为具有醌类性质的化合物。 醌类化合物主要存在于高等植物的蓼科、茜草科、鼠李科、百合科、豆科等科属以及低等植物地衣类和菌类的代谢产物中。是许多天然药物如大黄、何首乌、虎杖、决明子、芦荟、丹参等药材的有效成分。 醌类化合物具有多方面的生理活性，如致泻、抗菌、利尿和止血等，还有一些醌类化合物具有抗癌、抗病毒、解痉平喘等作用，是

2、一类很有前途的天然药物。 从结构上讲，醌类化合物可分为苯醌、萘醌和蒽醌等。其中蒽醌及其衍生物种类较多，生理活性也较广泛。,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、醌类化合物的光谱特征,一 苯醌类（benzoquinones) 有邻苯醌和对苯醌两种 天然的多为对苯醌 常见的取代基为OH，OMe Me和烷基等 对苯醌 邻苯醌 较简单的对苯醌多为黄色或橙黄色结晶，能随水蒸气蒸馏，常有令人不适的臭味，对皮肤和粘膜有刺激性，易被还原成相应的对苯二酚。 中草药中含有对醌衍生物的种类不多。,二、结构类型,对苯醌是黄色晶体，熔点115.7，能随

3、水蒸气蒸出，具有刺激性臭味，有毒，能腐蚀皮肤，能溶于醇和醚中。对苯醌很容易被还原成对苯二酚。 如将对苯醌的乙醇溶液和无色的对苯二酚的乙醇溶液混合，溶液颜色变为棕色，并有深绿色的晶体析出。这是一分子对苯醌和一分子对苯二酚结合而成的分子配合物，叫做醌氢醌，它的构造式表示如下： 在醌氢醌溶液中插入一铂片，即组成醌氢醌电极，这个电极的电位与溶液中的氢离子浓度有关，可用于测定溶液的氢离子浓度。,二、结构类型,一些带有较高级直链烃基侧链的对醌衍生物有驱除肠内寄生虫的作用，如白花酸藤果和木桂花果实的驱绦虫有效成分证明是信筒子醌(embellin)。 泛醌类(ubiquinones)是一类广泛存在于自然界包括

4、微生物、高等植物和动物体中，能参与细胞的基本生化反应，主要作用在于氧化磷酰化反应中的电子传导，是生物氧化反应中的一种辅酶，又称辅酶Q类（coenzymes Q）。自然界存在的是辅酶Q6-Q10，其同系物已全部合成制得，治疗某些血液疾病和肌肉疾病。 一些霉菌的代谢产物中，亦曾发现的对苯醌的存在，例如具有强烈抗菌作用的夫霉醌(fumigatin)，是得自霉菌Aspergilus fumigatus培养液中的一种抗菌素。,二、结构类型 -苯醌,二 萘醌（naphthoquinones) 有三种可能结构，但天然的萘醌仅有-萘醌 中药中的萘醌多带有羟基，多呈橙色至黄色。一些化合物具有较强的生理活性。 胡

5、桃醌( juglone)存在于核桃未成熟的果 皮（青皮）中，有抗出血的活性，共存的其 几种还原衍生物，都有抗菌的生物活性，如 -氢化胡桃醌及其4-葡萄糖苷等。,二、结构类型 -萘醌,指甲花醌(lawsone)得自指甲花的叶， 其甲醚存在于凤仙花的花中，具有强烈 的杀霉菌作用。 柿树的新鲜根中含有多种萘醌的衍 生物包括蓝雪醌(plumbagin)，7-甲基胡桃醌和一些萘醌的二聚物和四聚物。其中蓝雪醌有刺激性臭气，并能刺激皮肤发泡，为一种植物抗菌素，曾供临床静脉给药以治疗葡萄球菌感染所引起的疖和痤疮。,二、结构类型 -萘醌,也有不含羟基的萘 醌衍生物，维生素K类即是一例。例如维生素K1和K2。 维

6、生素K1和K2的差别只在于侧链有所不同(K1 n=3,K2 n=2)，维生素K1为黄色油状液体，维生素K2为黄色晶体。维生素K1和K2广泛存在于自然界中，绿色植物（如苜蓿、菠菜等）、蛋黄、肝脏等含量丰富。维生素K1和K2的主要作用是能促进血液的凝固，所以可用作止血剂。 在研究维生素K1和K2及其衍生物的化学构造与凝血作用的关系时，发现2-甲基-1，4-萘醌具有更强的凝血能力，称之为维生素K3，可由合成方法制得。,二、结构类型 -萘醌,维生素K3为黄色晶体，熔点105-107，难溶于水，可溶于植物油或其它有机溶剂。由于维生素K3是油溶性维生素，故医药上用的是它的可溶于水的亚硫酸氢钠加成物。 三

7、菲醌 如中药丹参根中所含多种化合物都是菲醌的衍生物，包括邻菲醌和对菲醌两种。,二、结构类型 -萘醌,丹参中的醌类化合物多为橙色、红色至棕红色的结晶，少数为黄色。具有抗菌及扩张冠状动脉的作用，是中药丹参的主要有效成分，总丹参酮可用于治疗金黄色葡萄球菌等引起的疖，痈，蜂窝组织炎、痤疮等疾病。由凡丹参酮IIA制得的丹参酮IIA磺酸钠注射液可增加冠脉流量，临床上治疗冠心病、心肌梗塞有效。,二、结构类型 -菲醌,四 蒽醌(anthraquinones) 蒽醌是广泛存在于植物界的一种色素，是许多中药如大黄、何首乌、虎杖等的有效成分。目前已经发现的蒽醌类化合物近200种，主要分布于高等植物中，其他则主要存在

8、于真菌及地衣类中，在动物及细菌中也偶有发现，而且在真菌、地衣和动物中存在的蒽醌类化合物的结构也往往比较特殊，这类化合物具有多方面的生理活性，是醌类化合物中最重要的一类物质。 在植物中的蒽醌衍生物主要分布于根、皮、叶及心材，也可在茎、种子、果实中。多和糖结合成苷，或以游离态存在。,二、结构类型 -蒽醌,植物中蒽醌衍生物种类较复杂，包括蒽醌衍生物及其不同程度的还原产物：蒽醌，氧化蒽酚，蒽酚，蒽酮及蒽酮的二聚体。其中大黄素型是分布最广泛的一种蒽醌化合物。,二、结构类型 -蒽醌,一 单蒽核类 蒽醌及其苷类 天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见。 1,4,5,8位为位 2,3,6,7位为位 9,10位为me

9、so位，又叫中位 植物中存在的蒽醌类成分多在蒽醌母核上有不同数目的羟基取代，其中以二元羟基蒽醌为多，在位多有一个甲基、羟甲基、甲氧基、醛基或羧基取代，个别蒽醌化合物还有两个碳原子以上的侧链取代。可呈游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植物体内。 蒽醌的结构类型有一定的规律性，根据羟基在蒽醌母核上的分布状况不同，将羟基蒽醌分为两类：大黄素型和茜素型。,二、结构类型 -蒽醌,大黄素型：羟基分布于两侧苯环上，多呈黄色。许多重要的中药如大黄、决明中有致泻作用的1,8-二羟基蒽醌衍生物均属于这一类型。以下五种大黄素型羟基蒽醌在中药中分布比较广泛。 羟基蒽醌衍生物多与葡萄糖、鼠李糖结合成苷，有单糖苷，也有双

10、糖苷，如,二、结构类型 -蒽醌,(2) 茜素型：羟基分布于一侧苯环上，颜色较深，多呈橙黄色至橙红色。种类较少，最重要的中药是茜草。茜草的根能止血、活血，主治咳嗽、痰中带痰以及风湿性关节炎。从茜草根分离得到茜草素及其冬绿糖苷茜草苷、羟基茜草素、伪羟基茜草素等多种蒽衍生物，其中茜草素是重要的天然染料之一。在低年生茜草根中多以苷的形式存在，而在多年生的茜草根中主要以游离苷元的形式存在。,二、结构类型 -蒽醌,2 氧化蒽酚衍生物 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。 氧化蒽酚及蒽二酚不稳定，氧化蒽酚易氧化为蒽酮（或蒽酚），蒽二酚易氧化为蒽醌，故较少存在于植物体中。,二、结构类

11、型 -蒽醌,3 蒽酚和蒽酮衍生物 蒽醌在酸性条件被还原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。 蒽酚或蒽酮的一些羟基衍生物可以游离态或结合成苷类存在于一些植物性泻药中，往往是和相应的羟基蒽醌衍生物共存。一般含量比较少，因为这类成分可以缓缓被氧化成蒽醌类成分，故该类衍生物一般存在于新鲜植物中。,二、结构类型 -蒽醌,对药用大黄根中各种蒽衍生物追踪一年的研究证明，蒽衍生物的总含量约为3.1。蒽醌化合物和蒽酮之间的含量比随季节而变化，所有蒽衍生物在夏天多以蒽醌（氧化型）存在，而冬季则以蒽酮（还原型）存在，其间转化时间约三周。在蒽 酮、蒽酮单糖苷、双糖苷之间的相对含量也有一循环变化，其间转换的条件是外界的温度。

12、 另外，大黄药材中含有的五种主要的羟基蒽醌类成分，其相应的蒽酚衍生物都可能存在于新鲜的大黄根茎中。但贮存三年以上的大黄，就不再检出这些蒽酚类成分了。 再如新鲜的虎杖根中存在少量大黄酚蒽酚，是以苷的形式存在的，但在生长三年以后的根中，此种蒽酚特别是苷的形式显著减少。 但是，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，除去糖才容易被氧化为蒽醌衍生物。大黄和鼠李皮等中都含有此种蒽酚苷类，只是不易提纯，研究起来较难,二、结构类型 -蒽醌,柯桠素(chrysarobin)是大黄酚的还原产物，是剧烈的泻药，但少实用，一般作外用药，对治疗各种皮肤病有较好效果，但对皮肤刺激性太大

13、，应用时要小心。 4 C-糖基衍生物: 是蒽醌的碳苷，即糖作为侧链通过C-C 键直接与蒽环相连。例如芦荟致泻的主要有效成分芦荟苷(barbaloin)即属此类化合物。,二、结构类型 -蒽醌,小知识：芦荟简介,芦荟的起源与发展 芦荟（Aloe）, 原产于非洲或地中海干燥地区，性寒味苦，入心、肝、脾径，是一种集医药医疗、美容化妆、保健护肤、食用和观赏功能为一体的经济作物,百合科芦荟属多年生常绿多肉质草本植物。 芦荟的药理作用及应用 目前，芦荟的应用主要集中在三个方面：化妆品、保健食品和药品。在芦荟产业发展过程中，发展最快、最易被消费者接受的是芦荟化妆品。 一、杀菌作用 二、润湿美容作用 三、抗衰老

14、作用 四、防晒作用 五、健胃下泄作用 六、免疫与再生作用 七、防虫、防腐作用 八、防臭作用,二 双蒽核类 1 二蒽酮衍生物 可看作是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)和位(C1-C1或C4-C4)相连。 这类物质多为黄色结晶，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.,二、结构类型 -蒽醌,番泻叶中含蒽衍生物约1.5，主要成分为番泻苷AD，以及大黄酸葡萄糖苷和大黄酚等。其中番泻苷A和B互为异构体，水解后均生物二分子葡萄糖和一分子苷元，其苷元是由二分子大黄

15、酸蒽酮通过C10C10相互结合而成，苷元A为反式排列，苷元B为顺式排列。从其结构可知其苷均有旋光性，而苷元则无旋光性。其苷经铂的催化加氢反应，可生成二分子大黄酸蒽酮葡萄糖苷，苷元被铬酸氧化可生成 两分子大黄酸。,二、结构类型 -蒽醌,二、结构类型 -蒽醌,番泻苷C和番泻苷D也是一对同分异构体，均由一分子大黄酸和一分子芦荟大黄素的蒽酮衍生物通过C10-C10键结合而成，其中苷C为反式，苷D为顺式。二者的苷和苷元均有旋光性。 国产大黄中含番泻苷类约0.87，主要是苷A和B，是大黄泻下作用最有效的有效成分，泻效最强。大黄中的大黄酸葡萄糖苷的泻下作用只有番泻苷类的三分之一，而其他的蒽醌苷类泻效很微弱，

16、苷元的作用更弱。,二、结构类型 -蒽醌,现在已知道，大黄泻下作用的有效成分不下20余种，在体内真正起泻下作用的物质是大黄中的番泻苷A受大肠内细菌作用的还原产物，但不是番泻苷元，而是大黄酸蒽酮或其8-葡萄糖苷。但这仍不能完全代表大黄的泻下效力。实验证明，番泻苷A泻下作用的ED50比大黄粉或浸膏泻下作用的ED50要大得多，即使以番泻苷A加上蒽醌苷的泻下作用的ED50也比大黄粉要大，可见大黄中还有起协同作用的物质或其它泻下作用较强的物质存在。 近来，大黄对肾功能的药理和临床作用受到重视，研究表明，大黄提取物能有效地延缓慢性肾衰的进展，同时发现大黄酸治疗糖尿病肾病，大黄素治疗尿毒症均有良好的疗效。,二、结构类型 -蒽醌,2 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