天然药物化学生物技术专家讲座.pptx

1 第四章第四章醌类化合物醌类化合物Quinonoid天然药物化学生物技术第1页2 一、概述一、概述二、二、结构类型结构类型 三、醌类化合物理化性质三、醌类化合物理化性质四、蒽醌类化合物提取与分离四、蒽醌类化合物提取与分离天然药物化学生物技术第2页定义定义指醌类指醌类(含有含有不饱和环二酮结构不饱和环二酮结构)或轻易转变为含有或轻易转变为含有 醌类性质化合物，以及在生物合成方面与醌类有醌类性质化合物，以及在生物合成方面与醌类有 亲密联络化合物。亲密联络化合物。分布分布常见科：蓼科、茜草科、紫葳科、百合科、豆科等常见科：蓼科、茜草科、紫葳科、百合科、豆科等常见中药材：常见中药材：大黄、何首乌、虎杖、决明子、丹参、大黄、何首乌、虎杖、决明子、丹参、芦荟、紫草芦荟、紫草一、概一、概 述述天然药物化学生物技术第3页4 应用应用醌类化合物含有多方面生理活性，如致醌类化合物含有多方面生理活性，如致泻、抗菌、利尿和止血等，还有一些醌类化合物泻、抗菌、利尿和止血等，还有一些醌类化合物含有抗癌、抗病毒、解痉平喘等作用，是一类很含有抗癌、抗病毒、解痉平喘等作用，是一类很有前途天然药品。有前途天然药品。从结构上讲，醌类化合物可分为从结构上讲，醌类化合物可分为苯醌、萘醌苯醌、萘醌和和蒽醌蒽醌等。其中蒽醌及其衍生物种类较多，生理等。其中蒽醌及其衍生物种类较多，生理活性也较广泛。活性也较广泛。天然药物化学生物技术第4页5 一、概述一、概述二、二、结构类型结构类型三、醌类化合物理化性质三、醌类化合物理化性质四、蒽醌类化合物提取与分离四、蒽醌类化合物提取与分离天然药物化学生物技术第5页（一）苯醌类（一）苯醌类邻苯醌不安定，故天然界存在大多为对苯醌。邻苯醌不安定，故天然界存在大多为对苯醌。醌核上多有醌核上多有-OH-OH、-OMe-OMe、-Me-Me等基团取代。等基团取代。二、结构类型二、结构类型天然药物化学生物技术第6页（二）萘醌类（二）萘醌类从结构上可分为：从结构上可分为：从天然界得到几乎均为从天然界得到几乎均为-萘醌类。萘醌类。常见科：紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等常见科：紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等分布：分布：2020个科高等植物中，低等植物地衣和藻类中也有。个科高等植物中，低等植物地衣和藻类中也有。天然药物化学生物技术第7页8 如中药丹参根中所含各种化合物都是菲醌衍生物，如中药丹参根中所含各种化合物都是菲醌衍生物，包含包含邻菲醌邻菲醌和和对菲醌对菲醌两种。两种。邻醌（三）菲醌类（三）菲醌类天然药物化学生物技术第8页9（四）（四）蒽醌类蒽醌类蒽醌广泛存在于植物界，是许多中药如蒽醌广泛存在于植物界，是许多中药如大黄、大黄、何首乌、虎杖何首乌、虎杖等有效成份。当前已经发觉蒽醌类化等有效成份。当前已经发觉蒽醌类化合物近合物近200种，这类化合物含有多方面生理活性，种，这类化合物含有多方面生理活性，是醌类化合物中最主要一类物质。是醌类化合物中最主要一类物质。在植物中蒽醌衍生物主要分布于根、皮、叶及在植物中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。多和糖结合成心材，也可在茎、种子、果实中。多和糖结合成苷苷，或以或以游离态游离态存在。存在。天然药物化学生物技术第9页10 1、单蒽核类单蒽核类依据其依据其还原程度不一样，将其分成以下二类：还原程度不一样，将其分成以下二类：蒽醌衍生物和蒽酚衍生物蒽醌衍生物和蒽酚衍生物1,4,5,8位为位为位位2,3,6,7位为位为位位9,10位为位为meso位，又叫中位位，又叫中位天然药物化学生物技术第10页（1 1）蒽醌衍生物）蒽醌衍生物常见取代基：常见取代基：羟基、羟基、甲基、羟甲基、甲氧基、醛基或羧基甲基、羟甲基、甲氧基、醛基或羧基 依据蒽醌衍生物上取代基特点不一样又分为依据蒽醌衍生物上取代基特点不一样又分为大黄素型和茜素大黄素型和茜素型。型。1 1）大黄素型（）大黄素型（-OH-OH分布在羰基分布在羰基两侧两侧，多呈黄色。多呈黄色。）R1R2COOH大黄酚大黄酚大黄素大黄素大黄酸大黄酸大黄素甲醚大黄素甲醚芦荟大黄素芦荟大黄素HOHCH3HOCH3CH3HCH2OHCH3天然药物化学生物技术第11页2 2）茜草素型（）茜草素型（-OH-OH在分布羰基在分布羰基一侧一侧，颜色较深，多颜色较深，多呈呈橙黄色橙黄色至至橙红色橙红色。）茜草素茜草素羟基茜草素羟基茜草素伪羟基茜草素伪羟基茜草素R1R2R3OHOHOHOHHHHOHCOOH天然药物化学生物技术第12页（2 2）蒽酚（或蒽酮）衍生物）蒽酚（或蒽酮）衍生物依其还原程度不一样而分为依其还原程度不一样而分为蒽酚和蒽酮蒽酚和蒽酮。蒽酚或蒽酮衍生物不稳定，易被氧化为对应蒽醌类衍生物，蒽酚或蒽酮衍生物不稳定，易被氧化为对应蒽醌类衍生物，故故只存在于新鲜植物只存在于新鲜植物中中天然药物化学生物技术第13页-6-4 14 小知识：芦荟介绍小知识：芦荟介绍芦荟（芦荟（Aloe）,原产于非洲或地中海干燥地域，性寒味苦，原产于非洲或地中海干燥地域，性寒味苦，入心、肝、脾径，是一个集医药医疗、美容化装、保健护入心、肝、脾径，是一个集医药医疗、美容化装、保健护肤、食用和观赏功效为一体经济作物肤、食用和观赏功效为一体经济作物,百合科芦荟属多年生百合科芦荟属多年生常绿多肉质草本植物。常绿多肉质草本植物。天然药物化学生物技术第14页15 芦荟芦荟药理作用及应用药理作用及应用当前，芦荟应用主要集中在三个方面：化装品、当前，芦荟应用主要集中在三个方面：化装品、保健食品和药品。在芦荟产业发展过程中，发展最快、保健食品和药品。在芦荟产业发展过程中，发展最快、最易被消费者接收是芦荟化装品。最易被消费者接收是芦荟化装品。一、杀菌作用一、杀菌作用二、润湿美容作用二、润湿美容作用三、抗衰老作用三、抗衰老作用四、防晒作用四、防晒作用 天然药物化学生物技术第15页16 五、健胃下泄作用五、健胃下泄作用六、免疫与再生作用六、免疫与再生作用七、防虫、防腐作用七、防虫、防腐作用八、防臭作用八、防臭作用 天然药物化学生物技术第16页17 最主要二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到番泻苷最主要二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到番泻苷A,B,C,D.2、双蒽核类双蒽核类（1）二蒽酮衍生物）二蒽酮衍生物可看作是两分子蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。又分可看作是两分子蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。又分为中位连接为中位连接(C10-C10)和和位位(C1-C1或或C4-C4)相连。相连。天然药物化学生物技术第17页18 番泻叶番泻叶中含蒽衍生物约中含蒽衍生物约1.5，主要成份为，主要成份为番泻苷番泻苷AD，以及大黄酸葡萄糖苷和大黄酚等。以及大黄酸葡萄糖苷和大黄酚等。番泻苷番泻苷A和和B互为异构体互为异构体天然药物化学生物技术第18页19 天然药物化学生物技术第19页20 国产大黄中含番泻苷类约国产大黄中含番泻苷类约0.87，主要是苷主要是苷A和和B，是大黄泻下作用最，是大黄泻下作用最有效有效成份，泻效最强。有效有效成份，泻效最强。番泻苷番泻苷C C和和番泻苷番泻苷D D也是一对同分异构体也是一对同分异构体天然药物化学生物技术第20页21 最近，大黄对肾功效药理和临床作用受到重视，研究表最近，大黄对肾功效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迟缓性肾衰进展，同时发觉明，大黄提取物能有效地延迟缓性肾衰进展，同时发觉大黄酸治疗糖尿病肾病，大黄素治疗尿毒症都有良好疗大黄酸治疗糖尿病肾病，大黄素治疗尿毒症都有良好疗效。效。天然药物化学生物技术第21页22（2）萘骈二蒽酮衍生物：）萘骈二蒽酮衍生物：金丝桃属一些植物如贯叶连翘、小连翘中含有金丝桃属一些植物如贯叶连翘、小连翘中含有金丝桃金丝桃素素(hypericin)、假金丝桃素、假金丝桃素(pseudohypericin)均均为为萘骈二蒽酮衍生物，萘骈二蒽酮衍生物，天然药物化学生物技术第22页23 金丝桃素和假金丝桃素存在于各种金丝桃属植物中，金丝桃素和假金丝桃素存在于各种金丝桃属植物中，以贯叶连翘中含量居多。以贯叶连翘中含量居多。贯叶连翘很早在欧洲被用于镇静、抗抑郁及其它中枢贯叶连翘很早在欧洲被用于镇静、抗抑郁及其它中枢神经系统疾病。研究表明，在金丝桃科中普遍存在一些神经系统疾病。研究表明，在金丝桃科中普遍存在一些xanthone类化合物能抑制类化合物能抑制A型和型和B型单胺氧化酶，德国于型单胺氧化酶，德国于1991年年6月上市了一个以金丝桃素为标准新月上市了一个以金丝桃素为标准新抗抑郁药抗抑郁药。天然药物化学生物技术第23页24 一、概述一、概述二、二、结构类型结构类型 三、醌类化合物理化性质三、醌类化合物理化性质四、蒽醌类化合物提取与分离四、蒽醌类化合物提取与分离天然药物化学生物技术第24页25 三、醌类化合物理化性质三、醌类化合物理化性质（一）（一）物理性质物理性质1、性状、性状颜色颜色:与助色基多少相关，与助色基多少相关，助色团越多，颜色越深。助色团越多，颜色越深。形态：多为固体形态：多为固体存在状态：苯醌、萘醌存在状态：苯醌、萘醌多以游离状态存在；多以游离状态存在；蒽醌类蒽醌类则往往结合成苷而存在于植物中。则往往结合成苷而存在于植物中。2、升华性、升华性 游离醌游离醌多具多具升华性。升华性。小分子小分子苯醌、萘醌苯醌、萘醌类含有类含有挥发性挥发性，能随水蒸气蒸馏，可，能随水蒸气蒸馏，可据此进行提取、精制工作。据此进行提取、精制工作。天然药物化学生物技术第25页26 3、溶解度、溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3游离醌游离醌 -+-+成成 苷苷 +（热）（热）+-+-天然药物化学生物技术第26页1 1、酸性、酸性 Ar-OH/Ar-OH/-COOH-COOH存在存在显酸性显酸性用于碱提酸沉用于碱提酸沉分子中分子中Ar-OH/Ar-OH/-COOH-COOH数目、位置不一样则酸性强弱有差异数目、位置不一样则酸性强弱有差异-OH：插烯酸结构：插烯酸结构-OH：与羰基形成份子内氢键与羰基形成份子内氢键（二）化学性质与呈色反应（二）化学性质与呈色反应天然药物化学生物技术第27页 以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按以下次序排列：以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按以下次序排列：含含-COOH 2个以上个以上-OH 1个个-OH 2个个-OH 1个个-OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH可用于提取分离可用于提取分离溶于溶于5%NaHCO3 溶于溶于5%Na2CO3 溶于溶于5%NaOH 天然药物化学生物技术第28页29 2、颜色反应：、颜色反应：（1）Feiglreaction:各种醌类（各种醌类（+）醌类醌类碱性碱性加热加热HCHO邻二硝基苯邻二硝基苯紫色紫色紫色紫色化合物化合物化合物化合物天然药物化学生物技术第29页30+2HCHO+OH-+2HCOO-+紫色紫色 OH-天然药物化学生物技术第30页31（2）无色亚甲兰显色试验：）无色亚甲兰显色试验：无色亚甲蓝是检出苯醌及萘醌专用显色剂。无色亚甲蓝是检出苯醌及萘醌专用显色剂。醌类衍生物层析展开后，喷以醌类衍生物层析展开后，喷以无色亚甲兰溶液，无色亚甲兰溶液，若出现若出现兰色兰色斑点斑点可能含可能含苯醌或萘醌苯醌或萘醌不显色不显色可能含可能含蒽醌蒽醌 天然药物化学生物技术第31页32 药粉药粉酸水热提酸水热提 酸水液酸水液 乙醚乙醚萃取萃取 萃取液萃取液 加加5%NaOH 碱水液（显红色）碱水液（显红色）醚层（变为无色）醚层（变为无色）（3）碱性条件下显色反应）碱性条件下显色反应Borntragersreaction(保恩特莱格反应保恩特莱格反应):羟基蒽醌类羟基蒽醌类遇碱显遇碱显红红紫红色。紫红色。这是这是羟基蒽醌羟基蒽醌及含有及含有游离酚羟基蒽醌苷游离酚羟基蒽醌苷类一个很类一个很主要判别反应。主要判别反应。天然药物化学生物技术第32页33（4）与活性次甲基试剂反应）与活性次甲基试剂反应（Kesting-Cravenreaction）对于对于醌环还未完全取代苯醌或萘醌，醌环还未完全取代苯醌或萘醌，可在氨可在氨碱性环境中与碱性环境中与活性次甲基试剂活性次甲基试剂（乙酰醋酸酯、（乙酰醋酸酯、丙二酸酯、丙二腈等）溶液反应，生成丙二酸酯、丙二腈等）溶液反应，生成兰绿兰绿或兰紫色。或兰紫色。天然药物化学生物技术第33页苯醌、萘醌（无苯醌、萘醌（无2 2，3 3位取代）位取代）区分于蒽醌区分于蒽醌（4）与活性次甲基试剂反应）与活性次甲基试剂反应（Kesting-Craven法）法）天然药物化学生物技术第34页35 与活性次甲级试剂反应机理与活性次甲级试剂反应机理（1 1）（2 2）|蒽醌类无此反应。蒽醌类无此反应。|萘醌苯环上有羟基取代时，此反应受抑制。萘醌苯环上有羟基取代时，此反应受抑制。天然药物化学生物技术第35页36（5）与金属离子反应）与金属离子反应醋酸镁反应醋酸镁反应(Magnesiumacetatereaction)v定性检验羟基蒽醌定性检验羟基蒽醌v羟基蒽醌羟基蒽醌和和0.5%醋酸镁甲醇或乙醇液醋酸镁甲醇或乙醇液生成稳定橙生成稳定橙红色或紫色络合物。红色或紫色络合物。v生成颜色随分子中羟基位置而有所不一样。生成颜色随分子中羟基位置而有所不一样。天然药物化学生物技术第36页37 羟基蒽醌乙醇液羟基蒽醌乙醇液点于滤纸上点于滤纸上 干燥干燥 喷喷0.5%醋酸镁甲醇液醋酸镁甲醇液 90加热加热5min 显色显色 天然药物化学生物技术第37页38 若母核只有若母核只有a-OHa-OH或一或一个个b-OHb-OH或两个或两个OHOH不在不在同一环同一环 显橙黄显橙黄-橙色橙色 若一个若一个a-OH，邻，邻-OH 显兰、兰紫色显兰、兰紫色 间间-OH 橙红、红色橙红、红色 对对-OH 紫红、紫色紫红、紫色 天然药物化学生物技术第38页39 一、概述一、概述二、二、结构类型结构类型 三、醌类化合物理化性质三、醌类化合物理化性质四、蒽醌类化合物提取与分离四、蒽醌类化合物提取与分离天然药物化学生物技术第39页40（一）醌类成份提取（一）醌类成份提取1、有机溶剂提取法：、有机溶剂提取法：A.将药粉用有机溶剂提取，取液浓缩，可能析出结晶，将药粉用有机溶剂提取，取液浓缩，可能析出结晶，再重结晶。再重结晶。B.游离形式蒽醌成份游离形式蒽醌成份可用不一样极性溶剂依次提取，溶可用不一样极性溶剂依次提取，溶剂极性由小到大，在提取过程中可得到初步分离。剂极性由小到大，在提取过程中可得到初步分离。提取液提取液浓缩浓缩结晶结晶氯仿、苯等溶剂氯仿、苯等溶剂浓缩液浓缩液有机溶剂提取有机溶剂提取药材药材天然药物化学生物技术第40页41 2、碱提酸沉法：、碱提酸沉法：适于适于具酚羟基或羧基醌类具酚羟基或羧基醌类成份。它们可溶于成份。它们可溶于碱性水液中，加酸后又沉淀析出。碱性水液中，加酸后又沉淀析出。3、水蒸气蒸馏法：、水蒸气蒸馏法：适于适于分子量较小苯醌及萘醌类。分子量较小苯醌及萘醌类。它们具挥它们具挥发性，可随水蒸气蒸馏出来，同时可与不具挥发性醌类分离发性，可随水蒸气蒸馏出来，同时可与不具挥发性醌类分离4、其它方法、其它方法|超临界提取法（超临界提取法（supercriticalfluidextractionSFE）|超声提取法超声提取法 天然药物化学生物技术第41页42（二）醌类成份分离（二）醌类成份分离1、游离蒽醌衍生物分离：、游离蒽醌衍生物分离：1)采取采取梯度梯度pH萃取法萃取法(经典方法经典方法)因为蒽醌羟基位置、数目及羧基有没有，其酸度大小是有区分因为蒽醌羟基位置、数目及羧基有没有，其酸度大小是有区分，可分别溶于不一样碱性水液。，可分别溶于不一样碱性水液。5%NaHCO3液液含含-COOH及两个以上及两个以上-酚酚OH5%Na2CO3液液含一个含一个-酚酚OH蒽醌类蒽醌类1%NaOH液液含两个含两个a-酚酚OH蒽醌类蒽醌类5%NaOH液液含一个含一个a-酚酚OH蒽醌类蒽醌类天然药物化学生物技术第42页43 萱草根乙醇提取浓缩液萱草根乙醇提取浓缩液乙醚乙醚不溶物不溶物乙醚溶液乙醚溶液5NaHCO3NaHCO3液液乙醚液乙醚液酸化酸化黄色沉淀黄色沉淀重结晶重结晶淡黄色结晶淡黄色结晶15NaCO3NaCO3液液乙醚液乙醚液酸化酸化黄色沉淀黄色沉淀重结晶重结晶橙黄色结晶橙黄色结晶2NaOH液液乙醚液乙醚液1NaOH酸化酸化黄色沉淀黄色沉淀重结晶重结晶金黄色结晶金黄色结晶3浓缩浓缩结晶结晶重结晶重结晶橙黄色结晶橙黄色结晶4乙醚液乙醚液决明蒽醌决明蒽醌大黄酚大黄酚大黄酸大黄酸决明蒽醌甲醚决明蒽醌甲醚例：例：天然药物化学生物技术第43页44 2 2）色谱法）色谱法 pH pH梯度萃取法对蒽衍生物进行初步分离，精细分梯度萃取法对蒽衍生物进行初步分离，精细分离还需深入借助层析法。（最有效伎俩）离还需深入借助层析法。（最有效伎俩）吸附剂吸附剂硅胶、聚酰胺硅胶、聚酰胺 *不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝，不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝，因为酸因为酸性羟基蒽醌易与碱性氧化铝产生化学吸附而难以洗脱。性羟基蒽醌易与碱性氧化铝产生化学吸附而难以洗脱。天然药物化学生物技术第44页45 2、游离蒽衍生物与蒽苷类分离：、游离蒽衍生物与蒽苷类分离：依据它们依据它们溶解性溶解性不一样分离。不一样分离。苷元苷元极性小极性小，难溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机，难溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。溶剂。苷苷极性大极性大，溶于水，难溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。，溶于水，难溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。虎杖浸膏虎杖浸膏水溶液水溶液 氯仿回流氯仿回流 氯仿液氯仿液（含大黄素等（含大黄素等游离游离 蒽醌蒽醌脂溶成份）脂溶成份）水液水液 EtOAc萃取萃取 EtOAc液（含大黄素苷液（含大黄素苷等蒽醌苷极性成份）等蒽醌苷极性成份）溶剂法：溶剂法：天然药物化学生物技术第45页46 3、蒽醌苷类分离、蒽醌苷类分离这类成份这类成份水溶性强，水溶性强，分离及精制工作都较为困难，分离及精制工作都较为困难，先用先用铅盐法或溶剂法铅盐法或溶剂法处理，得较纯总苷后再用处理，得较纯总苷后再用层析法层析法深入分离。深入分离。溶溶剂剂法法是是用用中中等等极极性性有有机机溶溶剂剂如如乙乙酸酸乙乙酯酯、正正丁丁醇醇等等，从从除除去去游游离离蒽蒽醌醌衍衍生生物物水水溶溶液液中中，将蒽醌苷萃取出来，再作深入分离。将蒽醌苷萃取出来，再作深入分离。天然药物化学生物技术第46页47 铅盐法铅盐法：中药粉中药粉 90%90%乙醇加热提取乙醇加热提取 提取液提取液 浓缩浓缩 浓缩液浓缩液 氯仿（或乙醚、苯）萃取氯仿（或乙醚、苯）萃取 氯仿液氯仿液 （游离蒽醌）（游离蒽醌）加加Pb(OAc)2液液,过滤过滤 沉淀（沉淀（Pb2S）水层水层 滤液滤液 水洗水洗,悬浮于水中悬浮于水中,通通H H2 2S S脱铅过滤脱铅过滤 沉淀沉淀 滤液滤液 蒽醌苷蒽醌苷 天然药物化学生物技术第47页48 色谱法色谱法：SephadexLH-20柱色谱柱色谱天然药物化学生物技术第48页