醌类化合物结构分类与理化性质

　　醌类化合物包括醌类或容易转化为具有醌类性质的化合物，以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。
　　醌类化合物基本上具有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。在许多常用中药中，如大黄、虎杖、丹参、紫草等存在此类化合物，其中许多有明显的生物活性。

　　第一节  结构与分类
　　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
　　苯醌类化合物从结构上可分为邻苯醌和对苯醌两大类，由于前者不稳定，故天然存在的苯醌类化合物多为对苯醌的衍生物，且醌核上多有-OH、-CH3、-OCH3等基团取代。
　　从中药软紫草（Arnebia euchroma）中分得的几个对前列腺素 PEG2生物合成有抑制
　　作用的活性物质arnebinol、arnebinone等就属于对苯醌化合物。
　　二、萘醌类
　　从结构上考虑可以有α（1，4），β（1，2）及amphi（2，6）三种类型。但迄今为止自然界得到的几乎均为α-萘醌类。
　　萘醌类还原后即得到无色的萘氢醌，后者又可重新氧化得到萘醌，并重新显色。
　　许多萘醌类化合物具有明显的生物活性，如从中药紫草及软紫草中分得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
　　天然菲醌类行生物包括邻醌及对醌两种类型。如从中药丹参（Salvia miltionrrhiza）根中提取得到多种菲醌衍生物，其中丹参醌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，而丹参新醌甲、丹参新醌乙、丹参新醌丙则为对醌类化合物。
　　丹参中菲醌类的鉴别方法是取少量样品，加浓硫酸2滴，丹参醌ⅡA显绿色，隐丹参醌显棕色。
　　丹参醌类成分具有抗菌及扩张冠状动脉的作用，由丹参醌ⅡA制得的丹参醌磺酸钠注射液已用于临床，用于治疗冠心病、心肌梗死。
　　丹参醌类结构上具有菲醌母核，但生源却属于二萜类。
　　四、蒽醌类
　　蒽醌类成分包括总醌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、蒽酮、蒽酚及蒽酮的二聚物。
　　（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，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，可将羟基总醌分为两类：
　　（1）大黄素型　这类蒽醌其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）茜素型  这类蒽醌其羟基分布于一侧的苯环上。
　　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，蒽二酚易氧化成蒽酮，故两者较少存在于植物中。
　　3．蒽酚或蒽酮衍生物  蒽酮在酸性溶液中被还原或氧化，则生成蒽酚及其互变异构体的蒽酮。在新鲜大黄中含有蒽酚类成分，贮存2年以上后则检测不到蒽酚。如果蒽酚衍生物的meso位羟基干糖缩合成苷，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-糖基蒽衍生物  这类蒽衍生物是以糖作为侧链通过碳－碳键直接与苷元相连。
　　（二）双蒽核类
　　1．二蒽酮类衍生物　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，又可分为中位连接体和α位连接体等形式。二蒽酮多以苷的形式存在，苷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等皆为二蒽酮类行生物。
　　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为番泻苷A和番泻苷B。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　蒽醌类脱氢缩合或二蒽酮类氧化均可形成二蒽醌类。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的称为去氢二蒽酮。颜色呈紫红色。

　　第二节  理化性质
　　一、性状
　　醌类化合物如无酚羟基，则近乎无色。随着助色团酚羟基的引入而表现出一定的颜色。引入的助色团越多，颜色则越深。天然酮类多为有色晶体。苯醌及蒽醌多以游离状态存在，蒽醌往往结合成苷。
　　二、升华性
　　游离的醌类多具升华性，小分子的苯醌类及茶酮类具有挥发性，能随水蒸汽蒸馏，可因此进行提取、精制。
　　三、溶解性
　　游离酮类多溶于乙醇、乙酸、苯、氯访等有机溶剂，微溶或不溶于水。而配类成苷后，极性增大，易溶于甲醇、乙醇、热水，几乎不溶于苯、乙醇等非极性溶剂。
　　四、酸碱性
　　蒽醌类衍生物多具有酚羟基，故呈酸性，易溶于碱性溶剂。分子中酚羟基的数目及位置不同，酸性强弱也不一样。其规律如下：
　　（1）带有羧基的蒽醌类衍生物酸性强干不带羧基者，一般蒽核上羧基的酸性与芳香酸相同，能溶于NaHCO3的水溶液。
　　（2）羟基位于苯酮或蒽醌的醌核上属插烯酸的结构，酸性与羧基类似。
　　（3）由于α-羟基蒽醌中的-OH与C＝O形成分子内氢键，β-羟基蒽醌的酸性强于α-羟基蒽醌衍生物。α-羟基蒽酮的酸性很弱，不但较苯酚及α-羟基蒽弱，且不及碳酸第二步解离时的酸性，故不溶于碳酸氢钠及碳酸钠溶液。
　　（4）羟基数目越多，酸性越强  随着羟基数目的增加，无论α位或β位，其酸性都有一定程度的增强。如1，5与1，4-二羟基蒽醌虽各自均能形成氢键，但酸性仍有增强。
　　1，8一二羟基蒽醌因两个羟基中的一个与羰基形成氢键，故酸性大大增强，较碳酸第二步解离时的酸性高出近百倍，所以大黄酚能溶于沸碳酸钠溶液。
　　综上所述，蒽酮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。在分离工作中，常采取碱梯度萃取法分离蒽酮类化合物。如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，其结果为酸性较强的化合物（带 COOH或二个β－OH）被碳酸氢钠提出；酸性较弱的化合物（带一个β－OH）被碳酸钠提出；酸性更弱的化合物（带二个或多个α－OH）只能被1％氢氧化钠提出；酸性最弱的化合物（带一个 α-OH）则只能溶于 5％氢氧化钠。
　　由于氧原子的存在，蒽醌类衍生物具有微弱的碱性，能溶于浓H2SO4生成样盐后再转成阳离子，并伴有颜色的改变。
　　五、显色反应
　　（1）Feisl反应醌类行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。醌类在反应中仅起传递电子作用。
　　（2）无色亚甲蓝显色试验无色亚甲蓝乙醇溶液专用于鉴别苯醌及萘醌。样品在白色背景下呈现出蓝色斑点，可与蒽醌类区别。
　　（3）Borntraiger’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、紫色，称为Borntrager’s反应。蒽酚、蒽酮。二蒽酮类化合物需氧化形成蒽醌后才能呈色。其机理是形成　了共轭体系。
　　（4） Kesting－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，可用以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。
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。如果核上只有一个α-OH或一个β-OH，或二个OH不在同环上，显橙黄至橙色；如已有一个α-OH，并另有一个OH在邻位则呈显蓝至蓝紫色，若在间位则显橙红至红色，在对位则显紫红至紫色。