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壮药山风中的黄酮类化学成分研究△

2019-08-21何丽丽姚彩云闫炳雄吴玲玲刘喜慧缪剑华宋志军

中国现代中药 2019年8期
关键词:草素木犀甲氧基

何丽丽,姚彩云,闫炳雄,吴玲玲,刘喜慧,缪剑华,宋志军

西南濒危药材资源开发国家工程实验室/广西壮族自治区药用植物园,广西 南宁 530023

山风为菊科艾纳香属多年生草本植物,学名馥芳香艾纳Blumeaaromatica(Wall.)DC,又名香艾,为广西民间应用非常广泛的草药,《广西中药材标准》《现代本草纲目》《壮药质量标准》等记载,山风味辛、微苦,性温,气香,主治风湿性关节炎、湿疹、皮肤瘙痒;壮医,调龙路火路,祛毒湿,止痒,用于发旺(风湿骨痛),能晗能累(湿疹)。山风是广西盈康药业“华佗风痛宝”系列产品的主要原料药之一。山风作为壮药,在广西民间有悠久的药用历史,但一直缺乏质量标准,直到2008年才收录入《壮药质量标准》第一卷,且只有性状鉴定,缺乏定量的质量控制指标,甚至没有最基本的薄层鉴别。此前,人们对艾纳香属植物的研究比较多的是艾纳香、东风草、假东风草[1-2]。关于山风化学成分的研究仅有几篇文献报道[3-5],其中黄酮类化合物共有12个,还不足以说明山风黄酮类化合物的活性物质基础。为了进一步揭示山风药理活性的化学物质基础,充分挖掘民族药的潜力,开发其活性成分,提升质量标准,本实验对山风的化学成分进行了系统的研究,从山风乙酸乙酯部位中共分到了7个黄酮类化合物,通过理化常数的测定、各种光谱数据的分析,确定了它们的结构。

1 材料与仪器

1.1 材料

由广西盈康药业提供的山风全草(华佗风痛宝的原料药),经盈康药业执业药师梁峰鉴定为馥芳香艾纳Blumeaaromatica(Wall.)DC,其标本(No.153603)保存在广西壮族自治区药用植物园标本馆。

1.2 仪器及试剂

Sephadex LH-20凝胶(Pharmacia公司);ODS-C18反相填料(50 μm)(Silicycle,Canada);薄层色谱(GF254)和柱色谱硅胶(160~200、200~300目,青岛海洋化工厂)。实验中所用到的石油醚、甲醇、丙酮、三氯甲烷等溶剂均为色谱级,购自天津富宇化工有限公司。

600兆核磁共振仪(Varian-600 MHz NMR Spectrometer,瓦里安),液-质联用仪(Varian 320-MS,瓦里安),分析型高效液相色谱仪(Varian 210,瓦里安),制备型液相色谱仪(Preparative HPLC 218,瓦里安),XR4显微熔点测定仪(上海光学仪器厂)。

2 提取与分离

粉碎后的干燥药材2 kg通过80%乙醇水提取浓缩,得到提取物(143 g),将该提取物分散在40 ℃的热水(含乙醇20%)中,经石油醚萃取除脂后,以乙酸乙酯萃取得到77 g提取物。乙酸乙酯萃取部分经MCI脱叶绿素后经硅胶柱色谱,以三氯甲烷-甲醇(50∶1~1∶1)梯度洗脱,TLC检测合并相似部位后得到5个部分。A部分主要为低极性脂肪酸等,弃去。B部分经Sephadex LH-20凝胶柱色谱,甲醇洗脱,再结合重结晶或硅胶Flash柱色谱分离纯化,得到化合物2(12.1 mg)、4(35.0 mg)、9(5.3 mg)及10(18.2 mg);D部分经反相制备色谱,以甲醇-水(5%~95%)梯度洗脱,结合SephadexLH-20凝胶柱色谱纯化得到化合物1(5.3 mg)和3(18.7 mg);E部分经Sephadex LH-20凝胶柱色谱得到黄色的黄酮类化合物5(4.8 mg)、6(5.7 mg)、7(17.8 mg)。C部分经TLC检测,主要成分是前后B、D的交叉,未做进一步分离。

3 结果

化合物1:金黄色细针状晶,ESI-MSm/z:343 [M-H]-,345 [M+H]+提示其分子式为C18H16O7。1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz)δ:6.56(1H,s,H-8)及12.43(1H,s,5-OH)提示A环仅有一个氢原子未被取代,δ7.03(2H,d,J=8.4 Hz,H-3′,H-5′)和8.02(2H,d,J=8.4 Hz,H-2′,H-6′),示有一个对称的B环;δ4.03(3H,s),3.86(3H,s),3.91(3H,s)的3个孤立特征单峰提示有3个甲氧基存在。其碳谱13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz)δ:155.0(C-2),138.4(C-3),179.2(C-4),152.3(C-5),130.0(C-6),156.1(C-7),93.1(C-8),151.8(C-9),106.2(C-10),122.8(C-1′),130.2(C-2′,C-6′),114.1(C-3′,C-5′),161.7(C-4′),60.1,59.8,55.3(3个-OCH3)与文献[6]报道的Santin一致。

化合物2:为亮黄色固体,质谱提示其分子量为284,ESI-MSm/z:283[M-H]-,285[M+H]+,扣除母核的222,尚余62个质量单位,提示该化合物可能是有2个羟基取代,1个甲氧基取代的黄酮,碳谱中δ128.1及114.6峰高为其他峰的2倍,提示B环为4′位的单取代模式,δ99.3及94.2的高场芳碳信号提示A环是5,7-二取代模式,查阅文献,发现它的13C-NMR(DMSO-d6)数据(δc):163.8(C-2),103.9(C-3),182.3(C-4),161.7(C-5),99.3(C-6),164.2(C-7),94.2(C-8),157.5(C-9),104.6(C-10),123.7(C-1′),128.1(C-2′),114.6(C-3′),162.5(C-4′),114.8(C-5′),128.1(C-6′),56.3(-OCH3)与金合欢素(acacetin)一致[7],故鉴定该化合物为金合欢素(又名刺槐素或刺槐黄素)。

化合物3:黄色针状晶体,ESI-MS给出准分子离子峰m/z269 [M-H]-,提示其分子量为270,其氢谱δ7.92(2H,d,J=9.0,H-2′,6′),6.92(2H,d,J=9.0,H-3′,5′)的信号提示示它的B环具有AA′BB′模式的耦合系统,低场的δ12.96(1H,s,5-OH)羟基信号表明它有5-OH,在δ6.77的单峰为H-3信号,δ6.48(1H,d,J=1.8,H-8),6.19(1H,d,J=1.8,H-6)显示该化合物的A环有两个未取代的间位氢,没有甲氧基信号。查阅文献,发现它的氢谱数据与文献[8]报道的芹菜素一致,故确定该化合物为4′,5,7-三羟基黄酮,即芹菜素(apigenin)。

化合物4:黄色粉末,ESI-MS显示准分子离子峰m/z:361 [M+H]+和359 [M-H]-,说明该化合物分子量为360,1H-NMR和13C-NMR谱显示有3个甲氧基,13C-NMR谱在低场区的15个碳信号说明此化合物为一个黄酮类化合物。1H-NMR谱提示其B环的3′和4′位上质子被取代[δ6.95(1H,d,J=8.4 Hz,H-5′),7.63(1H,d,J=1.8 Hz,H-2′)和7.55(1H,dd,J=8.4,1.8 Hz,H-6′)],而A环只剩下H-8没有被取代[δ6.56(1H,s)],在δ12.74处的1个单峰信号,提示有1个5-OH。根据分子量,应该还有两个羟基,查阅文献[6],发现该化合物的NMR数据:1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz)δ:12.74(s,C5-OH),7.63(d,J=1.8 Hz,H-2′),7.55(dd,J=8.4,1.8 Hz,H-6′),6.95(d,J=8.4 Hz,H-5′),6.56(s,H-8)和13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz)δ:156.1(C-2),137.8(C-3),178.4(C-4),152.7(C-5),131.3(C-6),157.5(C-7),94.6(C-8),152.1(C-9),105.2(C-10),122.8(C-1′),116.2(C-2′),147.8(C-3′),150.5(C-4′),112.5(C-5′),121.3(C-6′),56.2,60.1,60.2(-OCH3)与化合物3,6,4′-三甲氧基-5,7,3′-三羟基黄酮,即矢车菊黄素(centaureidin)一致。

化合物5:黄色粉末,ESI-MS在m/z:301 [M+H]+和299 [M-H]-的准分子离子峰说明其分子量为300。扣除黄酮母核222的质量数,尚余78,恰好符合黄酮类母核增加3个羟基及1个甲氧基所需的质量数。由1H-NMR和13C-NMR特征可知该化合物也是1个黄酮类化合物,氢谱耦合常数提示该化合物的B环为1个ABX耦合系统,而A环5位上也有1个羟基[δ12.90(1H,s)],δ6.22和6.52(d,J=1.8 Hz,each 1H)的1组耦合质子表明了H-7也被取代。此外氢谱显示还有1个甲氧基和另外2个羟基,与文献[9]对照,其1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz)δ:12.90(C5-OH),10.53(C7-OH),9.98(C4′-OH),7.56(2H,m,H-2′,H-6′),6.96(1H,d,J=8.4,H-5′),6.22和6.52(d,J=1.8 Hz,each 1H,H-6及H-8)和13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz)δ:164.2(C-2),103.4(C-3),182.1(C-4),157.6(C-5),99.4(C-6),164.1(C-7),94.9(C-8),161.8(C-9),104.5(C-10),122.5(C-1′),110.2(C-2′),151.1(C-3′),148.6(C-4′),116.1(C-5′),120.5(C-6′),56.2(-OCH3)与3′-甲氧基-5,7,4′-三羟基黄酮一致,故该化合物鉴定为3′-甲氧基-5,7,4′-三羟基黄酮,即金圣草黄素或柯伊利素(chrysoeriol)。

化合物6:黄色粉末,在254 nm的紫外灯照射下有深色荧光,TLC展开后喷硫酸-香草醛加热显黄色斑点。ESI-MS给出准分子离子峰m/z:285 [M-H]-和571 [2M-H]-,推测其分子量为286。1H-NMR谱在δ9~13显示出4个活泼羟基质子信号。分别为12.85(1H,s)、10.58(1H,brs)、9.81(1H,brs)和9.51(1H,brs)。13C-NMR谱在δ94~183显示有黄酮骨架的15个碳信号峰,故推测该化合物应该为1个黄酮类化合物,与文献对照,其1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz)δ:6.18(1H,d,J=1.8 Hz,H-6),6.38(1H,d,J=1.8 Hz,H-8),6.61(1H,s,H-3),6.77(1H,d,J=8.4 Hz,H-5′),7.35(1H,d,J=1.8 Hz,H-2′),7.42(1H,dd,J=8.4,1.8 Hz,H-6′)及12.85(1H,s)、10.58(1H,brs)、9.81(1H,brs)和9.51(1H,brs)4个羟基信号和13C-NMR(DMSO-d6,150 MHz)δ:164.3(C-2),103.4(C-3),182.1(C-4),161.7(C-5),99.3(C-6),164.5(C-7),94.3(C-8),157.9(C-9),104.0(C-10),122.4(C-1′),113.9(C-2′),146.4(C-3′),150.6(C-4′),116.5(C-5′),119.7(C-6′)与木犀草素的基本一致[10],故鉴定该化合物为木犀草素(luteolin)。

化合物7:黄色无定型粉末。ESI-MSm/z:433[M-H]-,提示其分子量为434。1H-NMR(DMSO-d6,600 MHz)δ:6.72(1H,s,H-3),6.43(1H,d,J=1.8 Hz,H-6),6.78(1H,d,J=1.8 Hz,H-8),7.38(1H,d,J=1.8 Hz,H-2′),6.91(1H,d,J=8.4 Hz,H-5′),7.43(1H,dd,J=1.8,8.4 Hz,H-6′),5.03(1H,d,J=7.2 Hz,H-1″),3.20~3.50(6H,m,H-2″~H-5″)。以上数据及13C-NMR(DMSO-d6)数据(δC):164.3(C-2),103.4(C-3),182.2(C-4),156.9(C-5),99.5(C-6),163.2(C-7),94.2(C-8),160.6(C-9),105.9(C-10),121.8(C-1′),114.9(C-2′),144.9(C-3′),150.6(C-4′),115.5(C-5′),119.3(C-6′),99.79(C-1″),73.3(C-2″),76.4(C-3″),69.6(C-4″),77.5(C-5″),61.2(C-6″)与文献[11]报道的木犀草素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷一致,与木犀草苷对照品在正反向薄层板上具有相同的Rf值斑点,故鉴定该化合物为木犀草素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷。

图1 化合物1~7的化学结构

4 结论

黄酮类化合物在药用植物中普遍存在,是活性非常广泛的天然产物,具有抗氧化、抗癌、延缓衰老、消炎杀菌等功效。本研究从壮药山风中提取分离得到7个黄酮化合物,除了木犀草素[3-4](文献纠正:蓝鸣生等于2012年报道的山风中的7,3,-二甲基芦丁有误,从核磁共振数据及英文名“luteolin-7,3-dimethyl ether”可以看出该化合物当为7,3,-二甲氧基木犀草素[5]),其余化合物均为首次从该植物中发现。根据文献报道,这些化合物具有很好的药理活性。如化合物1具有抗炎、抗病毒[12-13]及黄嘌呤氧化酶的抑制活性[14],这也许可以诠释该药治疗痛风及风湿病的机理;金合欢素(2)、芹菜素(3)具有抗癌及抗氧化活性[15-18];矢车菊黄素(4)具有很强的免疫增强调节作用,可抑制黑色素从生黑素细胞向角质形成细胞转移,具有舒张血管的活性[19-20];金圣草黄素(5)除了具有抗炎、抗感染活性,也可能是胰腺癌等肿瘤治疗的先导化合物[21-23],是一种选择性的PI3K-AKT-mTOR通路抑制剂[23-24];木犀草素(6)除了具有抗炎、抗感染活性,还可以抑制环腺苷-磷酸二酯酶活性,可能是山风治疗痛风及风湿病的活性物质基础之一[22,25];木犀草苷(7)具有抗感染、治疗骨质增生的活性[26-27]。这些化学成分的分离鉴定为山风的药效物质基础研究奠定了基础,对山风的药效机理研究有重要的意义。

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