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蟾皮中亲水性成分的化学研究

2016-11-19辛少鲲司南王宏洁杨健高波魏晓露

中国中药杂志 2016年20期

辛少鲲+司南+王宏洁+杨健+高波+魏晓露+赵海誉+边宝林

[摘要]综合利用硅胶、ODS及正相、半制备高效液相等多种色谱技术,对蟾皮大孔树脂15%乙醇洗脱部位进行化学成分分离,运用现代波谱学方法结合文献对分离得到的化合物进行结构鉴定。该研究从蟾皮中共分离鉴定了15个亲水性化合物,分别为:4,5-dimethyl-1,3,4,5-tetrahydropyrrolo[4,3,2-de]quinolin-6-ol(1),5-羟色胺(2),N-methyl serotonin(3),蟾蜍素(4),1,2,3,4-tetrahydro-6-hydroxy-β-carboline(5),5-甲氧基色胺(6),甜菜碱(7),咖啡因(8),蟾毒色胺(9),shepherdine(10),色氨酸(11),5-羧基吲哚-3-乙酸(12),5-羟基色醇(13),2-methyl-6-hydroxy-1,2,3,4-tetrahydro-β-carboline(14),蟾蜍噻咛(15)。其中化合物1为新化合物,化合物5为新天然产物并首次报道其碳谱,化合物4~8,10~14为首次从蟾皮中分离得到。

[关键词]蟾皮; 吲哚烷胺; 亲水性成分

[Abstract]Fifteen compounds were isolated from the toad skin by a combination of various chromatographic methods including macroporous resin, silica gel, ODS and semi-preparative HPLC. Their structures were identified as 4,5-dimethyl-1,3,4,5-tetrahydropyrrolo[4,3,2-de]quinolin-6-ol(1), serotonin(2),N-methyl serotonin(3),O-methyl bufotenine(4), 1,2,3,4-tetrahydro-6-hydroxy-β-carboline(5),O-methylserotonin(6), glycinebetaine(7), caffeine(8), bufotenine(9), shepherdine(10), tryptophan(11), (5-hydroxy-1H-indol-3-yl)acetic acid(12), 5-hydroxy tryptophol(13), 2-methyl-6-hydroxy-1,2,3,4-tetrahydro-β-carboline(14), bufothionine(15). Among them, compound 1 was a new compound,compound 5 was a new natural product. Compounds 4-8 and 10-14 were separated from toad skin for the first time.

[Key words]toad skin; indolealkylamines; hydrophilic constituents

doi:10.4268/cjcmm20162011

蟾皮为蟾蜍科动物中华大蟾蜍Bufo gargarizans Cantor或黑眶蟾蜍B. melanostictus Schneider的干燥皮。味辛,性凉,有小毒。为临床常用中药,应用历史悠久,有清热解毒,利水消胀之功效,被广泛用于华蟾素注射液、华蟾素口服液、鹤蟾片等多种中成药中。临床适用于痈疽疮毒、疳积腹胀、瘰疬肿瘤等症[1]。现代研究显示蟾皮具有广泛的药理活性,包括抗肿瘤、抗乙肝病毒、免疫调节等,临床常用于治疗各种肿瘤、癌症疼痛、乙型肝炎、腮腺炎、慢性气管炎、带状疱疹、骨髓炎、咽喉肿痛、痈肿疔毒和体表感染等[2-3]。化学研究表明蟾皮中主要含有氨基酸、核苷、多肽、吲哚类生物碱、蟾蜍甾烯、蟾蜍环酰胺、甾醇等成分[3-4]。为进一步明确蟾皮传统功效的药效物质基础,完善蟾皮及蟾皮制剂质量控制标准,本研究对蟾皮中亲水性物质进行了分离,共得到并鉴定了15个化合物,其中化合物1为新化合物,化合物5为新天然产物并首次报道其碳谱数据,化合物4~8,10~14为首次从蟾皮中分离得到。其中以5-羟基色胺、蟾毒色胺、蟾毒噻咛、N-甲基-5-羟色胺为代表的吲哚烷胺类化合物具有5-羟色胺样活性,与循环系统、呼吸系统、消化系统、中枢系统功能密切相关[5-7]。5-羟色胺是体温调节中枢发热介质[8],吲哚烷胺类化合物的5-HT样活性可能是蟾皮清热解毒功效的物质基础。同时,蟾皮中的咖啡因类生物碱可增加人类及大鼠的尿液和尿钠排出量[9],与蟾皮利水消肿传统功效相关。综上,蟾皮中亲水性物质中与蟾皮清热解毒、利水消胀等传统功效具潜在关联,有待进一步深入研究。

1 材料

双压线性离子阱串联高分辨质谱Orbitrap Velos Pro(Thermo Fisher 公司);戴安Ultimate3000超高效液相色谱仪;Avance型600 MHz核磁共振仪(TMS内标,瑞士Bruker公司);Waters 600型液相色谱仪(Waters公司);Agilent 1100型高效液相色谱仪(安捷伦公司);X-4 显微熔点仪(上海精密科学仪器有限公司);A22502 APV-plus高精度旋光仪(Rudolph Research Analytical公司);Agilent,SB-C18半制备色谱柱(9.4 mm×250 mm,5 μm);TSK Amide-80半制备色谱柱(7.8 mm×300 mm,5 μm);TSK Amide-80分析色谱柱(2 mm×150 mm,3 μm);Waters HSST3 UPLC分析色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.8 μm);HPD-400型大孔树脂(河北沧州宝恩化工有限公司);柱色谱用硅胶及GF254薄层色谱板(青岛海洋化工厂分厂);ODS填料(50 μm,日本YMC公司)。色谱级甲醇、乙腈(美国Fisher公司);其他试剂均为分析纯若无特别说明均购自北京化工厂。

蟾皮药材由安徽华润金蟾药业股份有限公司提供,经中国中医科学院中药研究所王宏洁研究员鉴定为中华大蟾蜍B. gargarizans的干燥皮。蟾皮药材凭证标本(No.20141201-905)存放于中国中医科学院中药研究所。

2 提取与分离

蟾皮12.0 kg,剪碎,用50%乙醇-水超声提取2次,提取液过滤,合并,减压浓缩至30 L。滤液以大孔吸附树脂(8 L)分离,依次以水,15%乙醇,50%乙醇,95%乙醇梯度洗脱,洗脱液每8 L收集为1个流分,共收集16个流分。经HPLC检测,相同组分合并,减压回收溶剂,共得15%乙醇洗脱部分4 L,4 ℃静置24 h析出棕黄色沉淀,过滤,得沉淀部分(10.2 g),上清液减压浓缩后得浸膏(170 g)。浸膏(170 g)经硅胶柱(160~200目,1.2 kg)色谱分离,以氯仿-甲醇(9∶1),氯仿-甲醇(8∶2),氯仿-甲醇-水(7∶3∶0.5~5∶5∶1)梯度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测,合并,回收溶剂得到8个组分A~H。

组分F(10.2 g)经ODS柱分离,甲醇-水(2∶98~100∶0)梯度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测合并得F1~F6,其中F2(7.3 g)用ODS柱分离,甲醇-水(2∶98~10∶90)梯度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测合并得F2-1~F2-9。F2-1(0.95 g)经正相HPLC半制备色谱(乙腈-水90∶10)等度洗脱,旋干,得到化合物6(8.6 mg),化合物7(7.2 mg),化合物8(2.9 mg)。F2-2(0.77 g)经正相HPLC半制备色谱分离(乙腈-水 88∶12)得到化合物9(34.2 mg),化合物10(9.6 mg),化合物11(13.2 mg),化合物12(1.9 mg)。F2-3(0.45 g)经正相HPLC半制备色谱(乙腈-水 88∶12)等度洗脱得到化合物13(1.5 mg),化合物14(1.9 mg)。

组分G(13.8 g)经ODS柱色谱分离,甲醇-水(2∶98~100∶0)梯度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测合并得G1~G4,G2(6.2 g)以ODS柱分离,甲醇-水(1∶99~20∶80)梯度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测合并得G2-1~G2-8。G2-1(584.2 mg)以薄层硅胶H柱色谱分离异丙醇-28%氨水(20∶1)等度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测合并得G2-1~G2-8。其中G2-3,G2-8析出棕色沉淀,重结晶得化合物4(11.1 mg),化合物5(3.4 mg)。

组分H(9.3 g)经ODS柱分离,甲醇-水(2∶98~100∶0)梯度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测合并得H1~H4,H2(6.8 g)用ODS柱分离,甲醇-水(2∶98~40∶60)梯度洗脱,洗脱液经薄层色谱检测合并得H2-1~H2-5。H2-2(1.24 g)经反相HPLC半制备色谱(甲醇-水-三氟乙酸 4∶96∶0.05)等度洗脱得到化合物1(15.6 mg),化合物2(12.2 mg),化合物3(5.1 mg)。

棕色沉淀部分(10.2 g)经硅胶柱色谱(三氯甲烷-甲醇 9∶1~8∶2)洗脱除去杂质,经薄层板检测合并,ODS柱(甲醇-水20∶80)等度洗脱,得化合物15(506.1 mg)。

3 结构鉴定

化合物1 黄色针晶(甲醇);mp:154.9~157.2;[α]+59.9(c 0.05,DMSO);HR-ESI-MS显示其准分子离子峰m/z 203.118 2[M+H]+(计算值为203.117 9)确定分子式为C12H14ON21H-NMR(DMSO-d6, 600 MHz)谱中可见3个吲哚母核氢信号δ6.99(1H,s),6.62(1H,d),6.98(1H,d),低场可见δ10.51(1H,s)为吲哚环上NH信号。且13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz)可见δ145.8,110.8,109.0,121.8,112.9,116.0,130.9,126.3;8个碳信号提示存在吲哚母核。同时,与已知成分蟾蜍色胺核磁数据对比,吲哚环上C-5a的氢信号消失,吲哚环上C-7位氢信号失去远程耦合,判断5-羟基吲哚环上C-5a发生取代,推测结构应为为胺基与5-羟基吲哚环上C-5a成环。HSQC谱提示δ3.96(3H,s)与δ58.0(C-9)的碳直接相关,δ58.0为连接在吸电子原子N上的甲基碳信号。HMBC表明其与δ145.8(C-6),116.0(C-5a),126.3(C-1b),56.7(C-4),44.4(C-10)的碳存在远程相关见图1,确证了胺基与5-羟基吲哚环上4位取代成环。同时,HSQC谱显示δ2.93(2H,d)与δ26.6(C-3)的碳直接相关,为C-3上氢。HMBC谱显示该氢与δ112.9(C-2a),126.3(C-1b),56.7(C-4)存在相关,提示C-3直接与吲哚母核相连。且δ2.95(1H,t)与δ56.7(C-4)的碳直接相关,提示为C-4上氢信号,HMBC谱显示其与δ26.6(C-3),44.4(C-10)相关。综上,确定了化合物1的结构见图1,其中C-4为手性碳原子,但是其立体构型尚未确定,经SciFinder数据库检索为一未知结构 4,5-dimethyl-1,3,4,5-tetrahydropyrrolo[4,3,2-de]quinolin-6-ol,命名为蟾蜍环色胺(cyclobufotenine),其核磁信号归属见表1。

化合物2 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MSm/z177.102 5[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz)δ:7.08(1H,s,H-2),6.91(1H,d,J=1.8 Hz,H-4),6.68(1H,dd,J=8.6,1.8 Hz,H-6),7.18(1H,d,J=8.6 Hz,H-7),3.02(2H,t,J=7.2 Hz,H2-10),3.17(2H,t,J=7.2 Hz,H-11);13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:124.9(C-2),109.2(C-3),103.3(C-4),151.3(C-5),112.7(C-6),113.0(C-7),132.8(C-8),128.7(C-9),24.6(C-10),40.9(C-11)。以上数据与文献[10]报道对比,故鉴定为5-羟色胺。

化合物3 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z191.118 3[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:7.10(1H,s,H-2),6.90(1H,d,J=1.8 Hz,H-4),6.68(1H,dd,J=8.6,1.8 Hz,H-6),7.16(1H,d,J=8.6 Hz,H-7),3.04(2H,m,H-10),3.23(2H,m,H-11),2.65(3H,s,H3-13)。13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:125.2(C-2),109.2(C-3),103.3(C-4),157.1(C-5),113.0(C-6),113.2(C-7),132.4(C-8),128.9(C-9),23.5(C-10),50.8(C-11),41.9(C-13)。以上数据与文献[10]报道对比,故鉴定为N-methyl serotonin。

化合物4 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z219.148 7[M+H]+1H-NMR (CD3OD,600 MHz) δ:2.36(6H,s,H-13,14),2.65(2H,t,J=6.0 Hz,H-10),2.90(2H,t,J=6.0 Hz,H-11),3.82(3H,s,-OCH3),6.75(1H,dd,J=8.6,2.4 Hz,H-6),7.02(1H,d,J=2.4 Hz,H-7),7.21(1H,d,J=8.6 Hz,H-4)。13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:124.0(C-2),112.6(C-3),101.4(C-4),155.2(C-5),113.0(C-6),113.4(C-7),133.6(C-8),129.1(C-9),24.4(C-10),56.5(C-11),45.5(2C,C-13,C-14),61.4(-OCH3)。以上数据与文献[11]报道对比,故鉴定为蟾蜍素。

化合物5 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z189.101 2[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:2.72(2H,t,J=5.9 Hz,H-4),3.15(2H,t,J=5.9 Hz,H-3),3.98(2H,s,H-1),6.60(1H,dd,J=2.4,8.4 Hz,H-7),6.78(1H,d,J=2.4 Hz,H-8),7.09(1H,d,J=8.4 Hz,H-5);13C-NMR(CD3OD,150 MHz)δ:22.1(C-4),43.6(C-1),44.7(C-3),103.2(C-8),107.7(C-11),111.7(C-7),112.3(C-5),129.4(C-12),132.7(C-13),133.9(C-10),151.2(C-6)。该化合物为新天然产物,仅在文献[12]有报道其氢谱,但未给出碳谱数据。根据HSQC,HMBC归属其碳氢信号与远程相关,见图1,并结合文献[12]的氢谱数据鉴定为1,2,3,4-tetrahydro-6-hydroxy-β-carboline。

化合物6 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z191.117 0[M+H]+1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz) δ:2.71(2H,t,J=6.6 Hz,CH2-10),2.79(2H,t,J=6.6 Hz,H-11),3.75(3H,s,OMe),6.70(1H,dd,J=8.6,2.4 Hz,H-6),7.21(1H,d,J=8.6 Hz,H-4),6.98(1H,d,J=2.4 Hz,H-7),7.07(1H,s,H-2);13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz) δ:29.6(C-10),42.6(C-11),55.3(OMe),101.2(H-4),110.9(H-3),111.9(H-6),112.4(C-7),123.3(H-2),127.6(C-9),131.4(C-8),152.9(C-5)。以上数据与文献[13]报道对比,故鉴定为5-甲氧基色胺。

化合物7 白色粉末(甲醇);HR-ESI-MS m/z118.085 6[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:4.33(2H,s,H-2),3.34(9H,s,H-3,4,5);13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:167.3(C-1),64.3(C-2),54.5(C-3~5)。以上数据与文献[14]报道对比。且高分辨质谱数据显示其碎片离子为m/z 59.072 6(C3H9N),表明其脱落碎片为59.015 2(C2H3O2),与甜菜碱结构相符,故鉴定为甜菜碱。

化合物8 白色粉末(甲醇);HR-ESI-MS m/z195.086 7[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:7.85(1H,s,H-2),3.86(3H,s,H-1),3.51(3H,s,H-3),3.33(3H,s,H-7);13C-NMR(CD3OD,150 MHz)δ:30.3(C-1),153.4(C-2),34.1(C-3),108.9(C-4),144.1(C-5),156.8(C-6),28.4(C-7),149.9(C-8)。以上数据与文献[15]报道对比,且高分辨二级质谱数据给出其碎片离子138.066 3(C6H8ON3),脱落C2H4ON2碎片,符合咖啡因结构特征,故鉴定为咖啡因。

化合物9 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z192.065 2[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:7.10(1H,s,H-2),6.93(1H,d,J=2.4 Hz,H-4),6.68(1H,dd,J=2.4,8.6 Hz,H-6),7.17(1H,d,J=8.6 Hz,H-7),3.65(1H,s,H-10);13C-NMR(CD3OD,150 MHz)δ:125.2(C-2),108.2(C-3),103.8(C-4),151.4(C-5),112.8(C-6),112.6(C-7),133.1(C-8),129.5(C-9),32.3(C-10),176.6(C-11)。以上数据与文献[16]报道对比,故鉴定为5-羧基吲哚-3-乙酸。

化合物10 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z205.133 3[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:7.05(1H,s,H-2),6.81(1H,d,J=2.4 Hz,H-4),6.58(1H,dd,J=8.6,2.4 Hz,H-6),7.11(1H,d,J=8.6 Hz,H-7),2.70(2H,m,H-10),2.79(2H,m,H-11),2.39(6H,s,H-13,14);13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:123.1(C-2),110.5(C-3),102.2(C-4),150.1(C-5),111.2(C-6),111.6(C-7),130.7(C-8),127.7(C-9),22.3(C-10),59.1(C-11),24.3(C-13, 14)。以上数据与文献[10]报道对比,故鉴定为蟾毒色胺。

化合物11 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z203.118 30[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:1.49(3H,s,H3-1′),2.68(2H,m,H-4),3.39(2H,m,H-3),4.40(q,J=6.6 Hz,H-1),6.58(1H,dd,J=2.4,8.6 Hz,H-7),6.70(1H,d,J=2.4Hz,H-8),7.10(1H,d,J=8.6 Hz,H-5);13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:18.2(C-1′),19.7(C-4),48.0(C-1),40.9(C-3),101.9(C-8),104.8(C-10),111.1(C-7),111.4(C-5),127.0(C-11),130.3(C-122),133.8(C-9),150.6(C-6)。以上数据与文献[17]报道对比,故鉴定为shepherdine。

化合物12 淡黄色粉末;HR-ESI-MS m/z205.097 2[M+H]+1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz) δ:10.93(1H,s,-COOH),7.57(1H,d,J=7.4 Hz,H-4),7.35(1H,d,J=8.0 Hz,H-7),7.22(1H,s,H-2),7.06(1H,t,J=7.4 Hz,H-6),6.98(1H,t,J=7.4 Hz,H-5),3.49(1H,dd,J=8.6,4.6 Hz,H-2′),3.31(1H,dd,J=12.9,4.6 Hz,H-1′),2.97(1H,dd,J=12.9,8.6 Hz,H-1′);13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz) δ:170.1(C-3′),136.8(C-8),127.7(C-9),124.5(C-2),121.4(C-6),118.8(C-5),118.8(C-4),111.8(C-7),110.3C-4),55.2(C-2′),28.0(C-1′)。以上数据与文献[18]报道对比,故鉴定为色氨酸。

化合物13 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z178.086 1[M+H]+1H-NMR(CD3OD,600 MHz) δ:7.01(1H,s,H-2),6.92(1H,d,J=2.4 Hz,H-4),6.66(1H,dd,J=2.4,8.4 Hz,H-6),7.15(1H,d,J=8.4 Hz,H-7),3.79(1H,t,H-10),2.90(1H,t,H-11);13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:122.9(C-2),110.5(C-3),102.1(C-4),149.6(C-5),111.2(C-6),110.8(C-7),133.6(C-8),128.2(C-9),28.5(C-10),62.2(C-11)。以上数据与文献[17]报道对比,故鉴定为5-羟基色醇。

化合物14 无色方晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z203.118 30[M+H]+1H-NMR (CD3OD,600 MHz) δ:2.42(3H,s,N-CH3),3.52(2H,s,H-1),2.68(2H,t,J=5.4 Hz,H-3),2.61(2H,t,J=5.4 Hz,H-4),6.66(1H,d,J=8.4 Hz,H-5),6.51(1H,dd,J=2.4,8.4 Hz,H-7),7.04(1H,d,J=2.4 Hz,H-8);13C-NMR(CD3OD,150 MHz) δ:45.2(N-CH3),51.8(C-1),52.2(C-3),20.9(C-4),101.6(C-5),150,2(C-6),110.0(C-7),110.9(C-8),105.2(C-4a),127.4(C-4b),132.8(C-9a)。以上数据与文献[19]报道对比,故鉴定为2-methyl-6-hydroxy-1,2,3,4-tetrahydro-β-carboline。

化合物15 黄色针晶(甲醇);HR-ESI-MS m/z283.072 7[M+H]+1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz) δ:11.35(1H,br s,H-1),7.45(1H,d,J=8.7 Hz,H-7),7.33(1H,d,J=8.7 Hz,H-8),7.32(1H,s,H-2),4.05(2H,t,J=5.4 Hz,H-4),3.73(6H,s,CH3),3.25(2H,t,J=5.4 Hz,H-3);13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz) δ:136.9(C-6),124.9(C-5a),120.3(C-2a),121.9(C-7),118.7(C-8),113.5(C-2),104.7(C-1b),67.8(C-4),54.0(CH3-N+-CH3),131.6(C-1a),18.2(C-3)。以上数据与文献[20]报道对比,故鉴定为蟾蜍噻咛。

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[责任编辑 丁广治]