一、蒽醌类化合物的结构与分类
按母核的结构分为单蒽核及双蒽核两大类。
(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,由于整个分子形成完整的共轭体系,C9、C10又处于最高氧化水平,比较稳定。
天然存在的蒽醌类化合物在蒽醌母核上常有羟基、羟甲基、甲基、甲氧基和羧基取代。它们以游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植物体内。蒽醌苷大多为氧苷,但有的化合物为碳苷,如芦荟苷。
(1)大黄素型
羟基分布在两侧的苯环上,多数化合物呈黄色。例如大黄中的主要蒽醌成分多属于这一类型。
大黄酚:R1=H,R2= CH3
大黄素:R1=OH,R2= CH3
大黄素甲醚: R1=OCH3,R2= CH3
芦荟大黄素:R1=H,R2=CH2OH
大黄酸:R1=H,R2=COOH
(2)茜草素型
羟基分布在一侧的苯环上,此类化合物颜色较深,多为橙黄色至橙红色。例如茜草中的茜草素等化合物即属此型。
茜草素:R1=OH,R2=H,R3=H
羟基茜草素: R1=OH, R2=H,R3=OH
伪羟基茜草素:R1=OH,R2=COOHR,R3=OH
(2)蒽酚或蒽酮衍生物
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。
(二)双蒽核类:二蒽酮类、二蒽醌类、去氢二蒽酮类等
二蒽酮类
二蒽酮类成分可以看成是2分子蒽酮脱去一分子氢,通过碳碳键结合而成的化合物。例如大黄及番泻叶中致泻的主要有效成分番泻苷A、B、C、D等皆为二蒽酮衍生物。
二蒽酮类化合物的C10-C10,键与通常C-C键不同,易于断裂,生成相应的蒽酮类化合物。如番泻苷A
二、 蒽醌类化合物的理化性质
(一)物理性质
1.性状
颜色:天然醌类多为有色结晶体,一般为黄、橙、棕红至紫红色。
状态:蒽醌多以苷的形式存在,苷极性大较难得到结晶。
2.挥发性和升华性
游离的醌类化合物大多数具有升华性。小分子的苯醌、萘醌还具有挥发性。能随水蒸汽蒸馏。
3.溶解度
游离醌类极性较小,一般溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂,几乎不溶于水。
成苷后极性显著增大,易溶于甲醇、乙醇中,在热水中也可溶解,但冷水中溶解度较小,几乎不溶于苯、乙醚、氯仿等极性较小的有机溶剂中。
蒽醌的碳苷在水中的溶解度都很小,亦难溶于有机溶剂,但易溶于吡啶中。
(二)化学性质
1.酸性
酚羟基,故具有一定的酸性。在碱性水溶液中成盐溶解,加酸酸化后游离又可析出。
醌类化合物因分子中羧基的有无及酚羟基的数目及位置不同,一般来说,含有羧基的醌类化合物的酸性强于不含羧基者;酚羟基数目增多,酸性增强;β-羟基醌类化合物的酸性强于α-羟基醌类化合物。
酸性强弱:含-COOH>含二个或二个以上β-OH>含一个β-OH>含二个或二个以上α-OH>含一个α-OH。
根据醌类酸性强弱的差别,可用pH梯度萃取法进行这类化合物的分离工作。可从有机溶剂中依次用5%碳酸氢钠、5%碳酸钠、1%氢氧化钠及5%氢氧化钠水溶液进行梯度萃取,达到分离的目的。
2.颜色反应
醌类的颜色反应主要基于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基性质。
(1)Borntrger反应 羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变,会使颜色加深。多呈橙、红、紫红及蓝色。羟基蒽醌以及具有游离酚羟基的蒽醌苷均可呈色,但蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物则需氧化形成羟基蒽醌类化合物后才能呈色。
(2)与金属离子的反应 在蒽醌类化合物中,如果有α-酚羟基或邻二酚羟基结构时,则可与Pb2+、Mg2+等金属离子形成络合物。反应灵敏,生成的颜色因分子中羟基的位置不同而不同,有助于识别羟基位置显的颜色不同: