蒽醌類衍生物是許多天然植物的有效成分,它的母核結構如下:
根據母核結構和氧化水平的不同,將蒽醌類物質分成幾種類型。
1.蒽醌衍生物及其苷類
蒽醌母核上通常會有羥基取代,並以二元羥基蒽醌為多,β位上也常連有不同數量的甲基、羥甲基、醛基和羧基。根據蒽醌母核上羥基位置的不同,可將羥基蒽醌衍生物分為大黃素類和茜素類。蒽醌類化合物多有良好的抗腫瘤作用,如誘導腫瘤細胞凋亡,抑製腫瘤細胞代謝,逆轉腫瘤細胞多藥抗藥性,殺傷腫瘤細胞,影響腫瘤細胞的增殖及細胞周期,抗誘變作用等。
大黃素類蒽醌的羥基分布在兩側的苯環上。中藥大黃(Rheum palmatum L.)含有多種1,8-二羥基蒽醌類化合物:大黃酚(1,8-二羥基-3-甲基蒽醌,C14H10O2,chrysophanol),為金黃色六角型片晶(丙酮)或針狀結晶(乙醇),熔點196℃,易溶於乙醚、氯仿、苯、冰醋酸和乙醇,微溶於甲醇,難溶於石油醚,不溶於水、碳酸氫鈉和碳酸鈉水溶液,可溶於氫氧化鈉水溶液及熱碳酸鈉水溶液;大黃素(emodin,C14H10O5)化學名為1,3,8-三羥基-6-甲基蒽醌(1,3,8-trihydroxy-6-methylanthraquinone),為橙黃色長針晶(丙酮中結晶為橙色,甲醇中結晶為黃色),熔點256~257℃,幾乎不溶於水,易溶於乙醇、氨水、碳酸鈉和氫氧化鈉水溶液,對下列溶劑的溶解度分別為四氯化碳0.01%,氯仿0.0718%,二硫化碳0.009%,乙醚0.14%,苯0.041%;大黃素甲醚(1,8-二羥基-3-甲氧基-6-甲基蒽醌,C14H12O5,physcion)為金黃色針狀晶體,熔點207℃,能升華,可溶於氫氧化鈉水溶液,溶解度與大黃酚相似;蘆薈大黃素(1,8-二羥基-3-羥甲基蒽醌,C14H10O5,aloe-emodin)又稱蘆薈瀉素,為橙色針狀晶體(甲苯),熔點223~224℃,易溶於熱乙醇,在乙醚及苯中呈黃色,在氨水及硫酸中呈緋紅色;大黃酸(1,8-二羥基-3-羥基蒽醌,C14H8O6,rhein)為黃色針狀結晶,熔點321~322℃,330℃分解,幾乎不溶於水,溶於堿和吡啶,微溶於乙醇、苯、氯仿、乙醚和石油醚。
大黃中的羥基蒽醌衍生物大多是以結合狀態存在的,如與葡萄糖、鼠李糖形成單糖苷和雙糖苷等。大黃素-甲醚葡萄糖苷(physcion monoglucoside),熔點235℃;大黃素葡萄糖苷(emodin monoglucoside),熔點190℃;蘆薈大黃素葡萄糖苷(aloe-emodin monoglucoside),熔點239℃,最大吸收波長λmax(甲醇溶液)為223nm、255nm、410nm,紅外吸收γmax(溴化鉀溶液)為1690cm-1、1645cm-1、1595cm-1;蘆薈大黃素3-O-β-D-葡萄糖苷,熔點187~189℃。
2.蒽酚(anthranol)衍生物
蒽醌在酸性條件下用金屬還原時(如Sn+HCl,Al+H2SO4,P+HI),可生成蒽酚及其互變異構體的蒽酮(anthrone),而蒽酚(或蒽酮)經CrO3、H2O2和SeO2等氧化時,又可複原為蒽醌。
蒽酚(或蒽酮)的羥基衍生物多以遊離態或結合成苷類的形式存在於新鮮植物中,由於這類衍生物可以緩慢地被氧化成蒽醌衍生物,所以又稱為還原型蒽衍生物。它們通常含量較少,如新鮮大黃中的蒽酚類物質,貯存兩年後就檢測不出含量了。如果蒽酚衍生物的meso位羥基與糖縮合成苷,則性質比較穩定,隻有經過水解除去糖才易被氧化成蒽醌衍生物。
而如果蒽醌在堿性條件下用金屬(如鋅)還原時,則生成氧化蒽酚及其互變異構體蒽二酚。氧化蒽酚及蒽二酚均不穩定,氧化蒽酚易氧化生成蒽酚(或蒽酮),蒽二酚易氧化為蒽醌。
如在鼠李(R.dahurica)和瀉鼠李(R.cathartica L.)的果實中,存在大黃素蒽酚(emodin anthranol)或大黃素蒽酮(emodin anthrone),二者為互變異構,熔點250~258℃。
3.二蒽酮類衍生物
二蒽酮衍生物可以看成是兩分子的蒽酮相互結合而成的化合物。
如番瀉葉是Cassia senna L.或C.angustifolia Vahl.的幹燥小葉,含有番瀉苷A、B、C和D以及大黃酸葡萄糖苷和大黃酚等。
番瀉苷A(sennoside A)為黃色片狀結晶體,不溶於水、苯、乙醚和氯仿,難溶於甲醇、乙醇和丙酮,在酸性條件下水解生成兩分子葡萄糖和一分子番瀉苷元A(sennidin A),後者則由兩分子大黃酸蒽酮通過C10鍵相互結合而成;番瀉苷B(sennoside B)是番瀉苷A的異構體,為亮黃色柱狀結晶體(稀丙酮)或針狀結晶體(水),在酸性條件下水解生成番瀉苷元B(sennidin B);番瀉苷C和番瀉苷D互為異構體,它們的苷元是由一分子大黃酸蒽酮與一分子蘆薈大黃素蒽酮通過C10鍵相互結合而成。番瀉苷A、C的C10-C10為反式連接,而番瀉苷B、D的C10-C10為順式連接。
二、醌類化合物的性質
1.性狀
天然植物中的醌類化合物,除少數如維生素K1為油狀液體外,多為結晶體,有一定的熔點。苯醌和萘醌多以遊離態存在,易得到完好的晶形,而蒽醌常結合成苷存在於植物中,故難以得到結晶。
2.顏色