中药化学3.3蒽醌类化学成分的提取分离技术.ppt
3.3 蒽醌类化学成分 的提取分离技术,内容要求,掌握蒽醌的概念，熟悉蒽醌类化合物的母核结构，了解蒽醌类化合物的分类及其基本结构类型。掌握蒽醌类化合物的理化性质和检识方法。熟悉蒽醌的提取分离。,简介：,醌类是指分子中具有不饱和环二酮结构的一类化合物，在许多中药中都含有醌类。中药中所含的醌类化合物按其结构可分为苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌4种类型。,分布与生理活性 目前已发现的蒽醌类主要包括蒽醌衍生物及其不同还原程度的产物。在高等植物中主要分布在蓼科、百合科、豆科、茜草科等植物中，是许多中药如大黄、何首乌、虎杖、芦荟、番泻叶、茜草等中的有效成分，也是一类重要的天然色素。,芦荟,何首乌,虎杖,蒽醌类化合物具有多方面的生理活性，如具泻下作用（番泻叶中的番泻苷类化合物）、抗菌作用（大黄中游离的羟基蒽醌类化合物）、止血作用（茜草中的茜草素类成分）等等。,茜草,番泻叶,大黄,3.2.1 必备知识,一、结构和分类,1、基本结构,蒽醌：蒽的中位羰基衍生物1、4、5、8：位 2、3、6、7：位,取代基：在蒽醌母核上可有不同数目的羟基取代，其中以二元羟基取代的蒽醌化合物为多，如大黄中的几种蒽醌类成分。在其两侧苯环上多有CH3、CH2OH、CHO、COOH等基团取代，个别蒽醌化合物还有两个C原子以上的侧链取代。,（1）蒽醌衍生物 大黄素型 茜草素型（2）蒽酚（或蒽酮）衍生物类（3）二蒽酮类,2、分类,（1）蒽醌衍生物大黄素型,这种类型的蒽醌的取代基分布在两侧苯环上，多数呈黄-棕黄色，许多重要的中药如大黄中的蒽醌多属此类型。,大黄酚,大黄素甲醚,大黄素,芦荟大黄素,大黄酸,以上五种大黄素型羟基蒽醌在中药中分布比较广泛。羟基蒽醌衍生物大多与葡萄糖、鼠李糖等结合成苷，有单糖苷，也有双糖苷。,R1=glcR2=H芦荟大黄素葡萄糖苷,大黄素甲醚8-O-D-龙胆双糖苷,（1）蒽醌衍生物茜草素型,此类羟基蒽醌化合物其羟基分布在一侧苯环上，呈色以橙黄橙红为主，主要存在于茜草中，具有止血活血作用。,茜草素,羟基茜草素,伪羟基茜草素,（2）蒽酚（或蒽酮）衍生物类,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。,蒽酚（或蒽酮）衍生物一般存在于新鲜植物中，其羟基衍生物常以游离态或结合态与相应的羟基蒽醌共存于植物中，新鲜大黄经2年以上贮存就检识不到蒽酚。,（3）二蒽酮类,二蒽酮类是由2分子蒽酮脱去1分子氢后而成，上下两环的结构相同而且对称，又分为中位连接（即C10C10）和位连接（C1C1或C4C4）等形式。多为黄色结晶。,番泻苷A,番泻苷B,番泻苷C,番泻苷D,二蒽酮多以苷的形式存在，若催化加氢还原则生成分子蒽酮，用三氯化铁氧化则生成分子蒽醌，比较重要的二蒽酮是从番泻叶中得到的番泻苷A、B、C、D。,二、理化性质1.性状,颜色：蒽醌类化合物均为黄色或橙红色固体，有一定的熔点。结晶：游离的蒽醌类具有完好的晶形，成苷后则晶形不好。荧光：蒽醌类化合物大多有荧光，并在不同pH时显示不同的颜色。,2.升华性,游离蒽醌类化合物具有升华性，常压下加热可升华而不分解。升华性：可利用此性质来提取分离、精制蒽醌类化合物。一般升华温度随酸性增强而升高。,大黄酚,大黄素甲醚,大黄素,芦荟大黄素,大黄酸,3.溶解度,游离蒽醌类化合物：具亲脂性，易溶于苯、乙醚、氯仿和碱性有机溶剂中，可溶于丙酮、甲醇及乙醇，不溶或难溶于水。蒽醌苷类：极性较大，易溶于甲醇、乙醇及热水，难溶于冷水，几乎不溶于乙醚、苯及氯仿等溶剂。羟基蒽醌苷及苷元，因具有酚羟基，可溶于碱性溶液中，加酸酸化后又可析出沉淀，此性质可用于提取分离。,4.酸碱性酸性,蒽醌类化合物大多具有2个以上的酚羟基，因此具有酚的通性，呈弱酸性。,酸性强弱规律是否存在羧基及酚羟基的数目及位置有关（1）带羧基者酸性强于不带羧基者，带羧基者可溶于NaHCO3水液中。（2）-羟基蒽醌的酸性强于-羟基蒽醌衍生物（-羟基易与醌基形成分子内氢键），故-羟基蒽醌可溶于Na2CO3中，而-羟基蒽醌则不溶。,（3）羟基数目增多时，酸性增强。1,5-OH和1,4-OH 1,8-OH（-OH和不同的氧形成分子内氢键）（只能与同一羟基形成氢键）1,2-OH-OH（分子内形成连续氢键）（无分子内氢键）,故蒽醌类成分的酸性按强弱顺序大致排列为：含-COOH含2个以上-OH含1个-OH含2个以上-OH1个-OH,根据蒽醌类化合物的酸性强弱的不同，可用梯度pH萃取法来分离。,酸性,碱性,4.酸碱性碱性,由于氧原子的存在，蒽醌类成分也具有微弱的碱性，表现为能溶于浓硫酸中成盐再转成阳碳离子，同时伴有颜色的显著改变，一般显红至紫红色。大黄酚：暗黄色 红色大黄素：橙红色 红色,浓H2SO4,浓H2SO4,1、下列各科属植物不含蒽醌类成分的是 A、豆科 B、伞形科 C、蓼科 D、茜草科 E、百合科2、下列蒽醌类化合物中，酸性强弱顺序是A、大黄酸大黄素芦荟大黄素大黄酚B、大黄酸芦荟大黄素大黄素大黄酚C、大黄素大黄酸芦荟大黄素大黄酚D、大黄酚芦荟大黄素大黄素大黄酸E、大黄酸大黄素大黄酚芦荟大黄素,3、大黄素型和茜草素型羟基蒽醌类的主要区别是A、OH 位置 B、OH 数目 C、COOH 位置 D、COOH 数目4、一般只存在于新鲜药材中的是A、大黄素型蒽醌类 B、茜草素型蒽醌类C、蒽酚及蒽酮类 D、二蒽酮及二蒽醌类,5、以pH梯度萃取法从大黄的CHCl3提取液中用5%NaHCO3萃取，碱水层含有的成分是A、大黄酚 B、大黄素 C、大黄酸 D、大黄素甲醚 E、芦荟大黄素,多选,1、蒽醌类化合物，一般A、游离蒽醌多为有色结晶B、游离蒽醌类多具升华性C、蒽醌类化合物多以苷的形式存在于植物体内D、游离蒽醌可用碱溶酸沉法提取E、游离蒽醌多具有酸性，可用pH梯度法萃取分离,5.蒽醌类化合物的检识反应,（1）显色反应碱显色反应：羟基蒽醌衍生物遇碱显红色或红紫色等，颜色与分子中羟基所在位置有关。是检识中药中羟基蒽醌成分存在的最常用方法之一，对羟基蒽醌结构的判定有辅助作用。,试剂：碱性溶液（氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化铵）。作用基团：羟基蒽醌衍生物（有游离羟基者）。现象：羟基蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物遇碱呈黄色且带绿色荧光，需在空气中或经3H2O2氧化成蒽醌后，才显示上述颜色。,反应机理：,醋酸镁显色反应 羟基蒽醌和0.5%醋酸镁甲醇或乙醇溶液生成稳定的橙红色、紫红色或紫色的络合物，反应灵敏，可作色谱显色用。,试剂：0.5乙酸镁的甲醇或乙醇溶液。作用基团：羟基蒽醌（有-OH或邻位二OH）。反应现象：,反应机理：,蒽醌镁络合物（橙色）,对亚硝基二甲苯胺反应 9、10位上未取代的羟基蒽酮类化合物，酮基对位亚甲基上的H很活泼，可与0.1%对亚硝基-二甲苯胺吡啶溶液反应缩合而产生各种颜色。,试剂：0.1对亚硝基二甲苯胺吡啶溶液。作用基团：9位或10位未被取代的羟基蒽酮类化合物。反应现象：随分子结构而不同，如1,8-二羟基者具绿色。用途：蒽酮化合物的定性检查。,反应机理：,（2）色谱检识,方法：硅胶薄层检识、聚酰胺薄层检识展开剂：混合溶剂 游离蒽醌亲脂性溶剂系统 蒽醌苷亲水性溶剂系统显色：日光：多显黄色 紫外：黄棕、红、橙色荧光 氨水、碱溶液：颜色加深/变红 0.5%醋酸镁甲醇溶液：橙色/紫色,1、羟基蒽酮反应阳性的是A、醋酸镁反应 B、对亚硝基-二甲苯胺反应C、碱液反应 D、苯胺-邻苯二甲酸反应 E、对-二甲胺基苯甲醛-浓硫酸反应2、下列各组化合物能用NaOH水溶液区别的是A、大黄素和大黄酚 B、大黄素和大黄素葡萄糖苷C、大黄素和芦荟大黄素 D、大黄素与蒽酮,A、大黄素 B、大黄素-8-O-葡萄糖苷 C、两者均可 D、两者均不可1、与NaOH溶液反应产生红色的是2、与对亚硝基二甲基苯胺试剂产生蓝色的是3、与Molish试剂产生棕色环的是4、能溶于水的是,3.2.2 蒽醌类化合物的提取与分离,一、蒽醌类化合物的提取,溶剂提取法 适用范围：游离蒽醌类用亲脂性有机溶剂提取，如苯、氯仿等 蒽醌苷类用亲水性有机溶剂提取，如甲醇、乙醇或沸水 通常使用甲醇或乙醇作为提取溶剂 方法：回流提取法、渗漉法,特殊情况下，需选用下列方法进行提取：（1）富含油脂的种子类，先用石油醚脱脂，再用醇类溶剂提取，但要注意，低极性的大黄酚等也可能被石油醚提出。（2）用极性由小到大的溶剂依次进行提取，适合于游离形式蒽醌成分的提取，并可得到初步分离，但由于羟基蒽醌在亲脂性溶剂中的溶解度很小，故提取时间较长。,（3）提取羟基蒽醌或具有羧基的蒽醌时，宜先将其用酸转化为游离状态，再用醇提取。（4）用热水提取含糖较多的植物材料时，应避免加温过高，以免糊化；提取蒽醌苷时应注意酸、碱、酶的作用；提取如蒽酮类的还原型蒽衍生物时，最好在惰性气体下操作，并要用新鲜材料。（5）只需提取游离蒽醌，可先用稀硫酸进行水解，再用有机溶剂进行提取。,碱提酸沉法适用范围：带游离酚羟基或羧基的蒽醌类化合物。方法：用碱溶液进行提取，提取液用酸酸化后蒽醌类化合物形成沉淀析出。,二、蒽醌类化合物的分离,1.蒽醌苷与游离蒽醌衍生物的分离原理：利用蒽醌苷与游离蒽醌衍生物的 极性不同进行分离 方法：（1）两相溶剂萃取法（水层：蒽醌苷；有机溶剂层：游离蒽醌）（2）有机溶剂提取法（有机溶剂：游离 蒽醌；残渣：蒽醌苷）,方法1：含有蒽醌的乙醇提取液 浓缩 浓缩液 与水不相混溶的有机溶剂（氯仿、苯、乙醚等）反复萃取 有机溶剂层 水层（游离蒽醌）（蒽醌苷）,方法2：中药的乙醇提取液 减压浓缩至干 残留物在回流提取器内用氯仿提取 氯仿提取液 残渣（游离蒽醌衍生物）（蒽醌苷）,2.游离蒽醌衍生物的分离原理：利用游离蒽醌衍生物的酸性强弱差异 和结构差异方法：（1）溶剂分步结晶法（2）pH梯度萃取法（3）色谱法,（1）溶剂分步结晶法 是利用化合物溶解度差异将粗品溶于适宜的溶剂中，经处理使先析出结晶过滤得到，分出结晶的母液浓缩后再析出结晶，滤取结晶后的母液再浓缩析出结晶，如此一步一步结晶可达到分离目的。分步结晶法得到的各个结晶纯度不高，尚需反复重结晶才可得到高纯度结晶。,（2）pH梯度萃取法 此法是分离游离蒽醌的经典方法，也是最常用的方法。是根据蒽醌的酸性差异而利用不同强弱的碱液，自有机溶剂中分别提取不同酸性蒽醌类成分，可使混合物得到一定程度的分离。但对于结构相似、酸性相差不大的羟基蒽醌混合物存在着局限性。,根据蒽醌类化合物的酸性强弱的不同，可用梯度pH萃取法来分离。,酸性,碱性,（3）色谱法 色谱法对蒽醌类成分的分离效果较好，一般先用经典方法经过初步分离再用色谱法作进一步分离。分离游离蒽醌衍生物常用的吸附剂有硅胶和聚酰胺粉等，慎用氧化铝，因羟基蒽醌能与氧化铝形成牢固的螯合物，难以洗脱。,蒽苷的分离比苷元困难，一般不易得到纯品，常用的方法是利用吸附或分配柱色谱进行分离，在分离前，需用铅盐法或溶剂法除去大部分杂质，制得较纯的总苷后，再上柱分离。常用的吸附剂有硅胶、聚酰胺和葡聚糖凝胶等。如在SepHadex LH-20凝胶柱上分离大黄的70甲醇提取液，用70甲醇洗脱，分段收集，则依次得到二蒽酮苷（番泻苷A、B、C、D）、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌单葡萄糖苷、游离苷元。,3.2.3 应用,大黄中蒽醌类化合物的提取分离,大黄为重要中药之一，具通里攻下、清热解毒、活血通瘀等各种功能。其化学成分较复杂，有游离羟基蒽醌、蒽醌苷、二蒽酮苷及鞣苷等，此外，还含树脂类物质、碳水化合物及有机酸等多类成分。其中以蒽醌苷含量为最高。游离羟基蒽醌是亲脂性成分，难溶于水，易溶于苯、乙醚、氯仿等亲脂性有机溶剂，有生化性，且都有蒽醌的显色反应。,大黄酚,大黄素甲醚,大黄素,芦荟大黄素,大黄酸,大黄中的游离羟基蒽醌,番泻苷A,番泻苷B,番泻苷C,番泻苷D,大黄中的二蒽酮苷,提取原理：根据大黄中的羟基蒽酮苷经酸水解成游离蒽醌苷元，苷元可溶于氯仿而被提出。再利用各蒽醌类化合物酸性不同，采用pH梯度萃取法进行分离而得到各单体苷元。,决明子中蒽醌类化合物的提取,决明子有清肝，明目，通便的作用。用于头痛眩晕，目赤昏花，大便秘结。治风热赤眼，青盲，雀目，高血压，肝炎，肝硬化腹水，习惯性便秘。其蒽醌衍生物主要以苷形式存在，也含有一些游离的羟基蒽醌衍生物。,决明子蒽醌可用柱色谱予以分离。方法：决明子用氯仿，20H2SO4提取3次。合并氯仿提取液，浓缩，然后拌在少量磷酸氢钙上，把它加在预先装好的磷酸氢钙（干法装柱）柱上。用苯洗脱，先在柱上出现5个色带，继续用苯洗脱，分别收集各色带的洗脱液，各色带的洗脱液分别按下述方法处理。（1）第一条色带，蒸干苯后所得的黄色物质，用石油醚萃取，再以磷酸氢钙干柱分离，以石油醚洗脱，又可分得两部分。先洗出者为大黄酚，后洗出者为大黄素-6-甲醚。（2）第二条色带，蒸干苯后得针状结晶，以甲醇重结晶，得钝叶素。（3）第三条黄褐色带，蒸干苯后得长针状结晶，以乙醇重结晶，得决明素。（4）第四条黄色带，蒸干苯后得针状结晶，以甲醇重结晶，得甲基钝叶决明素。（5）第五条橙黄色带，蒸干苯后得针状结晶，以乙醇或氯仿重结晶，得决明素。,94页思考题,
