第十三章
中药提纯辅料在蒽醌类成分的提取和分离纯化中的应用

第一节　蒽醌类成分概述

蒽醌类（anthraquinones）成分及其衍生物、不同还原程度的产物，是许多中药如大黄、何首乌、虎杖等中药的有效成分，也是一种重要的天然色素。

大部分蒽醌存在于高等植物中，其他主要存在于真菌及地衣类中，在动物及细菌中也偶有发现。在植物中主要分布在根、皮、叶及心材中，多和糖结合成苷存在或以游离态存在。

蒽醌类化合物具有泻下、抑菌、利尿、止血等作用，经实验研究表明，蒽醌苷的泻下作用大于蒽醌苷元，而蒽醌苷元的抑菌作用大于蒽醌苷。

第二节　蒽醌类成分的结构与分类

天然蒽醌的基本母核是蒽的中位羰基衍生物。

其中，1、4、5、8又称α位，2、3、6、7又称β位。

可分为以下3类。

一、蒽醌衍生物

这一类是蒽醌类化合物中最多的，多为蒽醌的羟基、甲氧基、羧基等衍生物。根据其取代在母核上的分布状况不同，可分为两种类型。

1.大黄素型

这类蒽醌的取代基分布在两侧苯环上，多呈现黄色，大黄中蒽醌多属此型，如大黄酸、大黄酚等。

2.茜草素型

这类蒽醌的取代基分布在一侧苯环上，颜色较深，多呈橙黄色或橙红色，茜草中的蒽醌多属此型，如茜草素、羟基茜草素等。

二、蒽酚（或蒽酮）衍生物类

蒽醌在酸性条件下被还原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。

蒽酚（或蒽酮）的羟基衍生物常以游离状态或结合状态与相应的羟基蒽醌共存于植物中，通常称为还原型蒽衍生物。蒽酚（或蒽酮）衍生物一般存在于新鲜植物中，新鲜大黄贮存2年以上就检识不到蒽酚。

三、二蒽酮类

二蒽酮是由两分子蒽酮脱去一分子氢生成的，上下两环的结构相同而且对称，又分为中位连接（C ₁₀ -C ₁₀ '）和α位连接（C ₁ -C ₁ '）或（C ₄ -C ₄ '）等形式。多为黄色结晶。

二蒽酮多以苷的形式存在，若催化加氢还原则生成两分子蒽酮，用三氯化铁氧化则生成两分子蒽醌。

第三节　蒽醌类成分的理化性质及鉴别

一、蒽醌类成分的理化性质

（一）性状

蒽醌类化合物多为黄色至橙红色固体，有一定的熔点。游离蒽醌多有完好的结晶形状，多数蒽醌苷较难得到完好的结晶体。蒽醌类化合物一般都具荧光，并且在不同pH时显示不同的颜色。

（二）升华性

游离蒽醌具有升华性，常压下加热可升华而不分解。如升华温度大黄酚与大黄素甲醚在124℃、芦荟大黄素在185℃左右、大黄素在206℃左右、大黄酸在210℃左右，一般升华的温度随酸性的增强而升高。

（三）溶解性

游离蒽醌类为亲脂性，可溶于苯、乙醚、氯仿、乙酸乙酯、甲醇、乙醇中，微溶或不溶于水。但结合成苷后极性增大，易溶于甲醇、乙醇中，也能溶于水，热水中溶解度增大，几乎不溶于苯、乙醚、氯仿等亲脂性有机溶剂中。

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，这一性质可用于提取分离。

（四）酸碱性

蒽醌类化合物多数带有酚羟基，因此具有酚的通性，呈弱酸性，但酸性强弱与分子中是否存在羧基、酚羟基的数目及结合位置有关，其酸性强弱有以下规律。

1.带有羧基的蒽醌化合物的酸性强于不带羧基的蒽醌化合物，其具有芳香酸的通性，能溶于碳酸氢钠溶液中。

2.β-羟基蒽醌的酸性大于α-羟基蒽醌。这是由于α-羟基蒽醌中α-羟基和羰基的氧原子形成分子内氢键。α-羟基蒽醌不溶于碳酸钠中，但可溶于1%的氢氧化钠溶液中。

3.羟基数目增多，酸性也增强，但与位置有关。1，5-二羟基蒽醌与1，4-二羟基蒽醌上的羟基各自均能与不同的氧形成分子内氢键，而1，8-二羟基蒽醌只能与同一羟基形成氢键，因此1，5-二羟基蒽醌与1，4-二羟基蒽醌酸性要小于1，8-二羟基蒽醌；1，2-二羟基蒽醌由于在分子内形成连续氢键，尽管其羟基数目多于β-羟基蒽醌，但其酸性要小于后者。

综上所述，可将蒽醌类化合物的酸性按强弱顺序大致排列如下：含一个—COOH者>含两个以上β-酚羟基者>含一个β-酚羟基者>含两个α-酚羟基者>含一个α-酚羟基者。

由于蒽醌类化合物酸性强弱不同，可用pH梯度萃取法分离。例如，用碱性强弱不同的水溶液顺次提取，则酸性较强的蒽醌类化合物（含一个—COOH或两个β-酚羟基）能被碳酸氢钠溶液提出；酸性较弱的蒽醌类化合物（含一个β-酚羟基）能被碳酸钠溶液提出；酸性更弱的蒽醌类化合物（含两个或两个以上α-酚羟基）能被1%的氢氧化钠溶液提出；酸性最弱的蒽醌类化合物（含一个α-酚羟基）只能被5%的氢氧化钠溶液提出。

由于蒽醌类化合物含有氧原子，也具微弱的碱性，能溶于浓硫酸中成盐，再转成鎓离子，同时伴有颜色的显著改变。如大黄酚为暗黄色，溶于浓硫酸中转为红色，大黄素由橙红变为红色，其他羟基蒽醌在浓硫酸中一般呈红至红紫色。

二、蒽醌类成分的鉴别反应

（一）碱显色反应

1.碱显色反应（Borntrager反应）

羟基蒽醌衍生物遇碱性溶液（氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化铵等）显红色或红紫色等，这是检识中药中羟基蒽醌成分存在最常用的方法之一，同时对羟基蒽醌结构的判定也有辅助作用。

羟基蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物遇碱呈黄色，需在空气中放置或先行氧化成蒽醌后，才显示特征的颜色，常用的氧化剂以3%过氧化氢为宜，过强的氧化剂会导致羟基蒽醌的分解。

2.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、紫红色或蓝色的络合物，反应很灵敏，生成物的颜色随分子中羟基的位置而有所不同，可借以帮助识别羟基蒽醌环中的结合位置，并可作为蒽醌类成分色谱显色、定性定量之用。

试验时可将羟基蒽醌类化合物滴于滤纸上，干燥后喷0.5%醋酸镁甲醇溶液，并于90℃加热5分钟即可显色。

3.对亚硝基-二甲苯胺显色反应

9、10位上未取代的羟基蒽酮类化合物，其酮基对位亚甲基上的氢很活泼，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，如紫、绿、蓝等。

（二）色谱检识

羟基蒽醌及其苷类常采用硅胶薄层色谱检识，也可用聚酰胺薄层色谱检识。

展开剂多用混合溶剂。对游离蒽醌可选用亲脂性溶剂系统，如苯-乙酸乙酯（75∶25）、石油醚-甲酸乙酯-甲酸（15∶5∶1上层）等；对蒽醌苷可采用极性大的溶剂系统，如氯仿-甲醇（3∶1）、丁醇-丙酮-水（10∶2∶1）、乙酸乙酯-甲醇-水（100∶16.5∶13.5）等。

蒽醌类及其苷类本身具有颜色，在日光下多显黄色，在紫外光下则显黄棕、红、橙色荧光，若再用氨熏或喷碱溶液，颜色加深或变红。亦可用0.5%醋酸镁甲醇溶液喷后，90℃加热5分钟，再观察其颜色。

第四节　蒽醌类成分的提纯辅料及其应用方法

一、蒽醌类成分的提纯辅料

蒽醌类成分的提纯辅料包括提纯溶剂（常用亲水性溶剂、乙醇、甲醇等提取，用亲脂性溶剂和部分极性有机溶剂，如氯仿、乙醚、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮等分离纯化）、色谱及支持剂（大孔树脂、硅胶、纤维素粉、磷酸氢钙、聚酰胺等）、酸、碱、助滤剂及过滤材料等几大类辅料。

二、蒽醌类成分提纯辅料的应用方法

（一）提取辅料的应用方法

由于蒽醌类化合物在植物体内存在形式的复杂性，以及各种类型之间在极性和溶解度上的区别，其提取方法也是多种多样的。一般先选用甲醇、乙醇作为提取溶剂进行回流提取，可以把不同类型、性质互异的蒽醌类成分提取出来，浓缩后再依次进行分离。若只需提取游离蒽醌，则可以先加稀硫酸进行水解，然后用有机溶剂（如甲苯）回流提取。

（二）分离纯化辅料的应用方法

1.蒽醌苷与游离蒽醌衍生物的分离方法

当含有蒽醌类化合物的乙醇提取液浓缩后，用与水不相混溶的有机溶剂反复萃取，游离蒽醌则转溶于有机溶剂中，而蒽醌苷仍留于水溶液中。也可将浓缩液减压蒸干，置回流提取器中，用氯仿等有机溶剂提取游离蒽醌衍生物，蒽醌苷则留在残液内，再用醋酸铅沉淀法分离，用乙醇重结晶或聚酰胺柱色谱纯化。

2.游离蒽醌衍生物的分离方法

分离游离蒽醌衍生物一般采取溶剂分步结晶、pH梯度萃取法和色谱法。对于结构差别大的蒽醌混合物，可利用不同溶剂分别萃取分离。

pH梯度萃取法是分离游离蒽醌的经典方法，也是最常用的手段。可用不同强弱碱性的水溶液，从有机溶剂中提取不同酸性的游离蒽醌衍生物，但对于结构相似、酸性相差不大的羟基蒽醌混合物则存在着局限性。

色谱法对蒽醌衍生物的分离效果好，一般用经典方法对蒽醌类化合物进行初步分离后，再结合柱色谱或制备薄层色谱做进一步分离。游离蒽醌衍生物多用吸附柱色谱加以分离，但羟基蒽醌能与氧化铝形成牢固的螯合物，难以洗脱，一般用硅胶、聚酰胺等为吸附剂时其分离效果更佳。

第五节　蒽醌类成分提纯辅料及其应用方法的实例

一、大黄中蒽醌类成分的提取分离

本品为蓼科植物掌叶大黄 Rheum palmatum L.、唐古特大黄 Rheum tanguticum Maxim.ex Balf或药用大黄 Rheum officinale Baill.的干燥根及根茎。主产于四川、甘肃、青海等地。大黄具有泻热通肠、凉血解毒、逐瘀通经的功效，用于实热便秘，积滞腹痛，泻痢不爽，湿热黄疸，血热吐衄，目赤，咽肿，肠痈腹痛，痈肿疔疱，瘀血闭经，跌打损伤；外治水火烫伤，上消化道出血等。可生用或酒炙、酒蒸或炒炭。

（一）主要成分及理化性质

主要含蒽醌类衍生物，总量2.8%～3.5%。包含游离蒽醌类及其苷，双蒽酮类及其苷。

1.大黄素（emodin）

分子式C ₁₅ H ₁₀ O ₅ ，分子量270.23。橙黄色长针晶（丙酮中结晶为橙色，甲醇中结晶为黄色），mp.256～257℃。几不溶于水，对于下列溶剂的溶解度分别为：四氯化碳0.01%，氯仿0.0718%，二硫化碳0.009%，乙醚0.14%，苯0.041%。易溶于乙醇、氨水、碳酸钠和氢氧化钠水溶液。

2.大黄酚（chrysophanol）

分子式C ₁₅ H ₁₀ O ₄ ，分子量254.23。金黄色六角型片晶（丙酮中结晶）或针状结晶（乙醇中结晶），mp.196℃，能升华。易溶于乙醚、氯仿、苯、冰乙酸、乙醇，稍溶于甲醇，难溶于石油醚，不溶于水、碳酸氢钠和碳酸钠水溶液，可溶于氢氧化钠水溶液及热碳酸钠水溶液。

3.大黄酸（rhein）

分子式C ₁₅ H ₈ O ₆ ，分子量284.21。黄色针状结晶（升华法），熔点321～322℃，330℃分解。几乎不溶于水，溶于碱和吡啶，略溶于乙醇、苯、氯仿、乙醚和石油醚。

4.大黄素甲醚（physcion）

分子式C ₁₆ H ₁₂ O ₅ ，分子量284.26。金黄色针晶，mp.207℃，能升华。可溶于氢氧化钠水溶液，溶解度与大黄酚相似。

5.芦荟大黄素（Aloe-emodin）

分子式C ₁₅ H ₁₀ O ₅ ，分子量270.23。橙色针状结晶（甲苯），mp.223～224℃。芦荟大黄素易溶于热乙醇，在乙醚及苯中呈黄色，在氨水及硫酸中呈绯红色。

6.其他成分

番泻苷A-D（sennoside A-D），大黄丹宁（rheum tannic acids），白藜芦醇（resveratrol）及其苷。

（二）主要成分的提取分离

1.大黄总游离蒽醌的提取分离

（1）有效部位的提取

（2）有效部位的分离

1）溶剂萃取法

2）大孔树脂柱色谱法

2.大黄中游离羟基蒽醌类成分的提取分离

（1）乙醇提取法

（2）两相水解法

附：大黄酚与大黄素甲醚的分离

①纤维素粉柱色谱法

②旋转薄层色谱法

③薄层用硅胶常压柱色谱法

3.大黄中蒽醌苷的提取分离

（1）铅盐法

（2）聚酰胺吸附法

（3）复合柱色谱法

二、虎杖蒽醌类成分的提取分离

为蓼科植物虎杖 Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc.的干燥根茎和根。我国大部分地区均有分布。本品性味微苦寒，功能祛风利湿、散瘀止痛、止咳化痰，主治关节痹痛、湿热黄疸、经闭、癥瘕、咳嗽痰多、水火烫伤、跌打损伤、痈肿疮毒。

（一）主要成分及理化性质

根及根茎含蒽醌类化合物，主要有大黄素、大黄素-6-甲醚、大黄酚、大黄酸及两种蒽醌苷——蒽苷A、蒽苷B。根中含白藜芦醇及白藜芦醇苷（虎杖苷）两种茋类化合物。此外，尚含一定量的鞣质及黄酮类化合物。

1.大黄素

成分及理化性质见大黄项下。

2.大黄酚

成分及理化性质见大黄项下。

3.大黄素-6-甲醚（emodin monomethyl ether）

异名：朱砂莲乙素；非斯酮；1，8-二羟基-3-甲氧基-6-甲基蒽醌。分子式：C ₁₆ H ₁₂ O ₅ ，分子量：284.27。金黄色针状结晶，熔点为203℃～207℃，几乎不溶于水，微溶于冷乙醇，易溶于沸乙醇，溶于苯、氯仿、乙醚、丙酮、冰醋酸、氢氧化钠及热碳酸钠溶液，极微溶于石油醚。

4.白藜芦醇葡萄糖苷（polydatin）

异名虎杖苷、云杉新苷、Piceid。分子式C ₂₀ H ₂₂ O ₈ ，分子量390.40。三水合物为无色针状结晶（30%甲醇或40%丙酮），mp.223～226℃（分解），

（二）主要成分的提取分离

1.总游离蒽醌的提取

2.游离蒽醌的分离纯化

三、何首乌蒽醌类成分的提取分离

别名：地精。为蓼科植物何首乌 Polygonum multiflorum Thumb.的干燥块根。何首乌味苦、甘、涩，性温，功能解毒、消痈、润肠通便，主治瘰疬、疮痈、风疹瘙痒、肠燥便秘、高脂血症。

（一）主要成分及理化性质

何首乌含蒽醌类化合物，主要成分为大黄酚和大黄素，其次为大黄酸，痕量的大黄素-6-甲醚和大黄酚蒽酮等。此外，尚含二苯乙烯衍生物及β-谷甾醇、卵磷脂（3.7%）、粗脂肪（3.1%）和淀粉（45.2%）等。

1.大黄酚

理化性质见大黄项下。

2.大黄素

理化性质见大黄项下。

（二）主要成分的提取分离

四、决明子蒽醌类成分的提取分离

别名：草决明。为豆科植物决明 Cassia obtusifolia L.的种子。全国广大地区均有栽培。决明子味甘、苦、咸，性微寒，具有清肝明目、通便之功效，主治高血压头痛、急性结膜炎、角膜溃疡、青光眼、大便秘结、痈疖疮疡。

（一）主要成分及理化性质

种子含蒽苷类物质，水解生成葡萄糖及大黄素、大黄素甲醚、大黄酸、大黄酚、芦荟大黄素、大黄酚蒽酮，决明子内酯。此外，尚含氧杂蒽酮类物质红夫刹林及去甲基红夫刹林、甜菜碱、黏液质（胶质）、维生素A样物质、蛋白质、色素、脂肪油等。

1.大黄酚

成分及理化性质见大黄项下。

2.大黄素-6-甲醚

成分及理化性质见大黄项下。

3.钝叶鼠麹素（obtusifolin）

分子式C ₁₆ H ₁₂ O ₅ ，分子量284.26。结晶mp.237～238℃。

4.钝叶决明素（obtusin）

异名钝新素。分子式C ₁₈ H ₁₆ O ₇ ，分子量344。结晶mp.242～243℃。

5.甲基钝叶决明素（chrysoobtusin）

分子式C ₁₈ H ₁₆ O ₆ ，分子量328。结晶mp.214～215℃。

6.橙钝叶决明素（aurantioobtusin）

分子式C ₁₇ H ₁₄ O ₇ ，分子量330。结晶mp.265～266℃。 ZMmY3826aNm7AfgZoaRQGA1Yo2NL9F+L3CLuZAkR7y/vVF4wI96uW2AAchyk/LfJ

（二）主要成分的提取分离