任務3.1　醌類的生物活性及結構類型

3.1.1　生物活性

（1）瀉下作用

蒽醌及其苷類化合物具有較強的致瀉作用，其中苷類的活性最強，許多常見植物如大黃、何首烏、決明子、蘆薈等致瀉的活性成分多為蒽醌中的大黃素苷，而番瀉葉的致瀉成分為二蒽酮類。

天然蒽醌的致瀉強度與結構有一定關系。

①蒽醌苷的致瀉作用強于苷元，這可能是由于游離的羥基蒽醌衍生物內服后，未到達大腸前，絕大部分已經被分解破壞，所以致瀉作用減弱。蒽醌苷類由于結合有糖分子，保護苷元不被破壞，并且蒽醌苷在胃酸中不易分解，只有到大腸中才被水解，所以表現出明顯的致瀉作用。

②分子中含有羧基的蒽苷，其致瀉作用最強，在含羧基的蒽苷中，二蒽酮苷強于蒽醌苷。

（2）抗菌作用

蒽醌類化合物常具有一定的抗菌活性，苷元的活性一般比苷類強。如大黃酸、大黃素等對葡萄球菌、淋球菌、鏈球菌等多種細菌具有抑制作用，并且對真菌、病毒、原蟲也有效。有些蒽酚類成分，比如柯椏素（chrysarobin）具有較強的抗霉菌作用，是治療某些皮膚病的有效藥物。另外，庫拉索蘆薈中蒽醌類物質對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌及金黃色葡萄球菌有一定抑菌性。

（3）其他作用

①解痙作用　大黃素具有解痙作用，金絲桃素具有中樞神經的抑制作用。

②抗癌作用　大黃素或大黃酸對小鼠黑色素瘤有明顯的抑制作用，大黃素還能抑制小鼠乳腺癌。

③擴張冠狀動脈作用　丹參醌Ⅱ用于治療冠心病、心肌梗死，輔酶Q類用于治療心臟病、高血壓。

④活血止血作用　紫草中的萘醌、茜草素具有活血、止血作用。

3.1.2　結構類型

3.1.2.1　苯醌類

苯醌類化合物是醌類中最簡單的一類化合物，從結構上分為鄰苯醌和對苯醌兩大類，前者結構不穩定，故天然存在的大多為對苯醌類化合物。

天然存在的對苯醌類化合物醌核上常帶有—OH、—CH3、—OCH3和碳鏈長短不一、飽和程度不同的烴基等取代基，因而該類物質多呈黃色或橙色。

苯醌類化合物主要分布于高等植物中，并具有廣泛的生物活性。如中藥鳳眼草為苦木科植物臭椿的果實，其含有的2，6-二甲氧基對苯醌具有較強的抗菌作用，此外，該成分還分布于木蘭科、桑科、菊科中。

紫金牛科植物白花酸藤果的果實中分離得到的信筒子醌（embelin）及同科植物朱砂根的根中分離得到的密花醌（rapanone），均有驅蟲作用。

具有苯醌結構的泛醌（ubiquinone）類，又稱輔酶Q類（coenzyme Q），是生物體內廣泛存在的脂溶性醌類化合物。其中輔酶Q10用于心血管疾病、肝炎、癌癥等疾病的輔助治療。

3.1.2.2　萘醌類

萘醌類化合物根據酮羰基取代位置可分為α（1，4）、β（1，2）及amphi（2，6）三種類型，但目前人們從自然界得到的幾乎均為α-萘醌類，其衍生物多為橙黃色或橙紅色，個別呈紫色。

萘醌類分布在20科的高等植物中，較豐富的科為紫草科、柿科、紫葳科等，在低等植物地衣類、藻類也有分布。許多萘醌類化合物具有顯著生物活性，柿科植物君遷子果實中含有的7-甲基胡桃醌（7-methyljuglone）具有抗菌作用。

從中藥紫草及軟紫草中分得的一系列紫草素（shikonin）及異紫草素（alkannin）類衍生物具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用，為中藥紫草中的主要有效成分。

維生素K類化合物，如維生素K1、維生素K2也屬于萘醌類化合物，不僅與凝血有關，還是一種多功能維生素，特別是對鈣的代謝起著舉足輕重的作用，可作用于成骨細胞，促進骨組織鈣化，從而增加骨密度，防治骨質疏松。

3.1.2.3　菲醌類

天然菲醌衍生物包括鄰菲醌及對菲醌兩種類型，主要分布在唇形科、豆科、蘭科、等高等植物中，在地衣中也有分布。例如從唇形科植物丹參根中分離得到的多種菲醌衍生物，均屬于鄰菲醌和對菲醌類化合物。

丹參具有活血化瘀、消炎抗腫等作用，其含有的丹參醌（tanshinone）類成分具有抗菌及擴張冠狀動脈作用，由丹參醌ⅡA制得的丹參醌ⅡA磺酸鈉注射液可增加冠脈流量，治療冠心病、心肌梗死等疾病。

3.1.2.4　蒽醌類

蒽醌類成分的基本結構母核為：

蒽醌母核上多有取代基，結構較其他醌類更為復雜，包括蒽醌衍生物及其不同還原程度的產物，如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及二蒽酮等，并以多糖苷的形式存在于植物中。蒽醌類化合物大致分布在30科高等植物中，含量較多的有蓼科、鼠李科、茜草科、豆科、百合科、玄參科等。根據氧化型、還原型以及聚合型的不同，蒽醌化合物的結構類型及實例如下：

（1）蒽醌衍生物

天然存在的蒽醌類成分在蒽醌母核上常有羥基、羥甲基、甲基和羧基取代，其中以羥基蒽醌類化合物為主。多以游離或與糖結合成苷兩種形式存在于植物體內，以糖苷為主，結合的糖常有葡萄糖。

根據羥基在蒽醌母核上的分布情況，可將羥基蒽醌衍生物分為大黃素型和茜草素型兩類。

①大黃素型　羥基分布在兩側的苯環上，是蒽醌衍生物中最多的一種類型，多數化合物呈黃色。常見的大黃素型苷元結構如下：

中藥大黃中的有效成分多屬于這個類型，并常與葡萄糖結合成單糖苷或雙糖苷存在。

②茜草素型　茜草素型羥基蒽醌衍生物的羥基取代分布在一側的苯環上，此類化合物顏色較深，多為橙黃色至橙紅色。中藥茜草中的茜草素（alizarin）等化合物即屬于這種類型的蒽醌。茜草中除含有游離蒽醌苷元外，還含有與木糖或葡萄糖結合形成的蒽醌單糖苷或雙糖苷類化合物。

（2）蒽酚（或蒽酮）衍生物

蒽酚（或蒽酮）的羥基衍生物常以游離狀態或結合狀態與相應的羥基蒽醌共存于植物中，新鮮大黃貯存兩年以上就很難檢測到蒽酚類成分，是由于蒽酚及其互變異構體蒽酮易被氧化成蒽醌，上述氧化還原反應也可以在生物體內發生，大黃及鼠李果實等新鮮藥材長時間貯存后，其含有的蒽酚、蒽酮類慢慢被氧化成蒽醌類，因而檢測不到蒽酚的存在。

在南美有一種植物叫巴西柯椏樹（Andira raroba），從其干品滲出物中分離得到一些化學成分，其中有一種柯椏素（chrysarobin），又稱果阿粉（Goa Powder），為劇烈的瀉藥，但少實用；一般外用以殺寄生蟲。治療各種皮膚病如癬疥的效果顯著，但對皮膚的刺激性大，因而需慎用。

（3）二蒽酮類

該類成分可以看成是兩分子蒽酮通過碳碳鍵結合而成的化合物，一般其兩個蒽酮環的結合方式多為C10與C10'連接（稱為中位連接），也有其他位置連接。如大黃及番瀉葉中致瀉的主要有效成分番瀉苷A、B、C、D均為二蒽酮衍生物。

二蒽酮類化合物的C10—C10'鍵與一般碳碳鍵不同，容易斷裂生成穩定的蒽酮類化合物。如大黃及番瀉葉中含有的番瀉苷A的致瀉作用是因其在腸內變為大黃酸蒽酮。

（4）二蒽醌類

蒽醌類脫氫縮合或者二蒽酮類氧化都可以生成二蒽醌類。天然二蒽醌類化合物中的兩個蒽醌環都是相同而對稱的，由于空間位阻的相互排斥，兩個蒽環呈反向排列，如山扁豆雙醌（cassiamine）。鼠李科植物翼核果（Ventilago leiocarpa Benth.）的干燥莖中也存在二蒽醌類化合物醌茜素（endothianine）。