全 文 ：Vo l
,
2 3
2 0 0 2年 5 月
高 等 学 校 化 学 学 报 N o .
C H E M IC A L JO U R N A L O F C H IN E S E U N I V E R S I T I E S 8 0 5 ~ 8 0 8
刺五加叶中黄酮类化合物的结构鉴定
陈貌连 , 宋凤瑞 , 郭明全 , 刘志强 , 刘淑莹
(中国科学院长春应用化学研究所 , 长春 1 3 0 0 2 2)
摘要 利用电喷雾质谱发现刺五加叶中存在 4 种黄酮类化合物 , 进一步分离得到其中的两种 , 经核磁质谱
鉴定 , 一种为撇皮贰 (懈皮素一 3一。 一 a 一 L 一鼠李糖 ) , 另一种为金丝桃贰 (懈皮素一 3 一。 一夕一 D 一半乳糖 ) . 其余两种难
以分离的黄酮贰经电喷雾多级串联质谱分析 , 初步推断为根皮素和芦丁 (懈皮素一 3一 O 一芦丁糖 ) . 以上 4 种均
为黄酮醇类化合物 , 除金丝桃贰外 , 其它 3 种为刺五加叶中尚未见报道的黄酮类成分 .
关键词 刺五加 ; 黄酮醇类化合物 ; 电喷雾多级串联质谱 ; 核磁共振
中图分类号 ( ) 6 5 6 . 2 文献标识码 A 文章编号 0 25 1一 0 7 9 0 ( 2 0 0 2 ) 0 5 一 0 8 0 5 一 0 4
刺五加 [ A c a n t h o户a n a x s e n t ic co u s (尺 u 户r e t 材a x 枷 . ) 阶mr s 〕系五加科植物 〔` 一 `〕 , 是一种很好的补益
强壮药用植物 , 具有扶正固本 、 益智安神和补肾健脾等功效 , 其资源较为丰富 . 现代临床已将它用于
治疗心脑血管类疾病 、 神经衰弱 、 白细胞减少症 、 低血压 、 风湿性关节炎和肿瘤等 s1[ .
黄酮类化合物广泛存在于植物体中 , 对人体肿瘤、 衰老 、 心血管等退行性疾病的治疗和预防有重
要意义比 7] , 与其相关的研究备受关注 . 刺五加的各部位均含有黄酮类化合物 , 以叶中含量为最高闭 ,
黄酮类化合物是刺五加中重要的药理活性成分阂 .
电喷雾质谱 ( E le e t r o s p r a y m a s s s p e e t r o m e t r y , E s l )作为一种先进的软电离质谱技术 , 其特点是特
别适用于极性和热不稳定化合物甚至混合物的分析 10[ · “ 〕 , 为研究天然产物提供了一种简捷 、 快速 、 灵
敏的分析方法 . 电喷雾多级串联质谱 ( T a n d e m m a s s s p e e t or m e t r y , E S I一 M s ” )不仅能监测分离过程 , 直
接对粗分物中的已知成分快速表征 , 还可以对样品中的未知化合物进行结构预测 , 从而简化分离 、 纯
化及结构鉴定的过程 .
本文报道了从刺五加叶中发现的 4 种黄酮类化合物 : 榭皮素 、 懈皮贰 (懈皮素一 3一O 一鼠李糖 ) 、 金丝
桃贰 (懈皮素一 3一。 一半乳糖 )和芦丁 (懈皮素一 3一O 一芦丁糖 ) , 其中只有金丝桃贰已见报道 lz[ 〕 . 这 4 种化合
物的结构分别经电喷雾质谱和核磁共振谱确证 .
1 实验部分
1
.
1 仪器与条件
E sl
一
M s 和 E sl 一 M S· 实验均在美国 iF n ig an L C Q 离子阱电喷雾质谱仪上进行 , 仪器的扫描范围为
m / : 50 一 2 0 0 0 . 样品经甲醇溶解后 , 用注射器以 5 拌L /m in 速度连续注人电喷雾源 . 喷雾源电压为 5 . 0
kV
, 金属毛细管温度设定在 2 0 0 ℃ . 仪器用制造商所提供的化合物 (。 a f f e i n e , p e p t id e , M F R A a n d U I -
t r a m a r k 1 6 2 1 )按标准程序进行校准 .
核磁共振实验在 V ar ian U in t 40 0 核磁共振谱仪上进行 , 以 C D 3O D 作溶剂及 内标 .
1
.
2 试剂与材料
所有溶剂均为分析纯 . 刺五加叶从吉林省长白山地区采集 , 经吉林省中医中药研究院鉴定 .
1
.
3 提取与分离
将干燥的刺五加叶研碎 , 用工业乙醇于室温浸泡 1 周 , 共提取 3 次 . 将提取液合并 , 减压浓缩得深
收稿日期 : 2 0 01 一 03 一 27 .
基金项目 : 吉林省科技厅重点发展项目 〔批准号 : 1 9 9 9 · 。 3 1〕 2) 资助 .
联系人简介 : 刘淑莹 ( 1 9 4 2 年出生 ) , 女 , 博士 , 研究员 , 博士生导师 , 从事质谱分析研究 .
0 86高 等 学校 化 学 学报 V of .2 3
绿色混合物 , 将其用体积分数为 20 写乙醇溶解后 , 再用石油醚萃取除色素和其它亲脂性物质 , 将收集
的下层萃取液浓缩得混合物 x . 取部分 X , 通过聚酞胺柱层析 , 依次用水和体积分数为 10 % , 30 % ,
50 %
,
70 %和 90 写的乙醇水溶液梯度洗脱 , 得到相应的 I 一 vI 流分 . 各流分的接收均由电喷雾质谱监
测 . 第 w 部分为待分析的总黄酮部分 . 取另一部分混合物 X 经高效逆流色谱分离 , 得到两部分 ( rF ac -
it o n l 和 F r ac it o n Z ) , 并对其进行质谱和核磁实验 .
2 结果与讨论
图 1 为从刺五加叶得到的第 w 流分的电喷雾全扫描负离子谱图 . 在电喷雾质谱条件下 , 从刺五加
4 6 3
C l
4
ese
目4jJ舀
,
.
]10
尹之
甲0刀4`冲
叶中分离的黄酮成分在负离子谱中丰度较大 , 这是
由于此类化合物经基较多 , 电负性较大的缘故. 该
谱图中只出现 [M 一 H〕一离子峰 , 而几乎无碎片 , 有
利于分子量的直接确定 . 图 1 中 m / 二 3 01 , 447 , 舫 3
和 60 9 离子分别代表 A ~ D 4 种化合物 , 它们的分
子量分别为 3 0 2 , 4 6 4 , 4 4 8 和 6 1 0 . 其中 , 化合物 C
分子量与文献 [ 1 2〕报道的金丝桃贰一致 , 而化合物
A
,
B 和 D 可能是 3 个未知的黄酮类化合物 .
对化合物 A ~ D 以及懈皮素 、 搬皮贰和芦丁的
标准品进行的 E SI 一 M S 月 实验数据列于表 1 . 对于化
合物 A , 它的碎裂模式与懈皮素标准品完全相 同 ,
表明化合物 A 可能为榭皮素 . 在 E SI 一 M S Z 中 , 化合
3 0 1
A l
。。口司卫另.军写J`国
O 毕 .
10 0
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.
1
2 0 0 3 0 0
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N eg a t ive f u l l sc a n SE I m as
s碑 e t ar of
f l a 犷 o n ol d m ix t“ r e Of r r ac t io n 4
物 B 的准分子离子 ( m z/ 4 4 7) 失去一个质量数为 146 的中性碎片后生成 m z/ 3 01 的〔M 一 H 一 1 4 6〕一离
子 , 该断裂规律与懈皮贰 (含有一个鼠李糖基 )标准品完全相符 . 化合物 C 的准分子离子 ( m z/ 46 3 )则
失去 1 62 生成碎片离子 m z/ 30 1 , 这与金丝桃贰的断裂规律一致 (贰元搬皮素上连一个半乳糖基 ) . 化
合物 D 的断裂也显示出贰类化合物的特征 (失去端基糖 ) , 产生了〔M 一 H 一 D h ex 〕一 ( D hex 代表脱氧六
碳糖 )离子 ( , 、 / 2 4 6 3 )和 [M一 H 一 D h e x 一 H e x 〕一 ( H e x 代表六碳糖 )离子 ( m / 2 3 0 1 ) . 通过与芦 T 标准品
的 E SI 一 M S Z数据及断裂规律的对比 , 初步推断出化合物 D 为芦丁 .
T a b l e 1 E S I
一
M S
.
d a t a o f e o m OP
u n d s
C o m卯 u n d M宁 d a t a , m / 之
S t a n da r d
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Q u e
r e e t i n
Q u e r e i t r i n
M S Z
3 0 1一2 7 3 , 25 7 , 1 7 9 ,M S Z M S 34 4 7一 3 0 1一2 7 3 , 2 57少M S . 1 7 9 , 1 5 1R u t i n M S 3 30 1一 2 7 3 , 2 5 7 , 1 7 9 , 15 1
1 7 9
,
1 5 1
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S a m p l
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C o m OP
u n d A
M S Z
6 0 9一 4 6 3一 1 4 6M S Z
C o m po u n d B
3 0 1一2 7 3 ,M S Z4 4 7一 3 0 1 e 27 3一 146M S Z M S 3
4 6 3一3 0 1一2 7 3一 16 2
,
2 5 7
,
1 7 9
,
1 5 1
C o m po u n d C 里旦{` 2 3 ,
30 1
2 5 7
M夕
2 3 9一 2 1 1
C o m po
u n d D
M S 3一 2 5 7M S4
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2 2 9
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1 7 5
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M S Z一 4 6 3一 1 4 6M S Z M S
3
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一 162
M S 3
,
20 1
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1 8 7
止坚 ; 10 7 2 燮今 6 5
M S S一6 5M s’一 2 73 , 2 5 7 , 1 7 9 , 1 5 1
,上`14门11.1,a00,ú
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QJ,口
F r a e t i o n
F r a e t i o n
4 4 7二而卜 3 0 1— 2 7 3 , 2 5 7 , 1 79 · 1 5 1M S Z M S34 6 3
e
3 0 1一 2 7 3 , 2 5 7 , 17 9 , 1 5 1一 1 6 2
N
o
.
5 陈貌连等 : 刺五加叶中黄酮类化合物的结构鉴定
在分析化合物 A~ D 以及懈皮贰和芦丁的标准品的 E SI 一 M S“ 质谱数据时发现 , 所有的化合物均产
生了一个与栅皮素相同的 m z/ 301 离子 , 且该离子的 E SI 一 M S 3 数据也与懈皮素 m z/ 3 01 离子的碎裂相
同 , 这表明撇皮素可能是化合物 A ~ D 均具有的基本结构 , 即它们的贰元为懈皮素 .
对经高效逆流色谱分离得到的两部分 ( rF ac t ion l 和 rF ac it on 2) 进行了多级串联质谱研究 , 发现
rF ac iot
n l 的谱图与懈皮贰标准品完全一致 , 而 rF ac it on Z 与化合物 C (金丝桃贰 )相吻合 . 此外 , 总黄
酮的 T L C 实验 (展开剂为乙酸 乙醋 /丁酮 /甲酸 /水 , 体积比为 5 : 3 : 3 : l) 结果也支持上述结论 .
为进一步鉴定 rF ac it o n l 和 F ar ct io n Z 的结构 , 对其做了核磁共振实验 , 结果列于表 2 . 与黄酮类
相 比 , F r a e t io n l 和 F r a e t io n Z 的 C 一 2 ( : ) 占向高场位移约 5 , C 一 3 ( : )向低场位移约 3 0 , 初步证明 C 一 3 位
带有一O H , 这是黄酮醇类的特征核磁共振吸收 . 另外 , 它们的 C 一 5 , C 一 7 , C一 9 , C 一 3 ` 和 C 一 4 ` 向低场移
动 , 说明这些碳上连有取代基 . 对比 F r a e t io n z 和 F r a e t i o n z 的 N M R 结果 , 除 e 一 z ” 到 C 一 6 ” 的之外 , 其
余部分基本吻合 , 表明它们具有相同的基本结构 . 它们从 C 一 1 ” 到 C 一 6’ 的差 别 , 已 由质谱推断为
rF ac iot
n l 所连接的是脱氧六碳糖 , rF ac it on Z 所连的是六碳糖 . 它们的 C 一 1 ” 均向低场方向移动 , 说明
它们均通过 C 一 1” 位与贰元相连 , 与单糖的 `℃ 的 N M R 相比 , 可推断 rF ac it on l 所连接的是脱氧六碳糖
为-a L 一鼠李毗喃糖 , rF ac it on Z 所连的是六碳糖为户 D 一半乳毗喃糖 . 结合标准品质谱与 N M R 数据可鉴
定 rF ac it on l 是栅皮贰 (即榭皮素一 3一O 一-a L 一鼠李毗喃糖 ) , rF ac it o n Z 是金丝桃贰 ( 即懈皮素一 3一 O 一月一 D 一半
乳毗喃糖 ) .
T a b l e 2 1, C N M R e h e m ica l s卜i f t (占) o f F r a e t io n 1 a n d F r a e t io n Z
N o
.
o f e a r b o n
C
一
2
C
一
3
C = 0
C
一
5
C
一
6
C
一
7
C
一
8
F r a e t i o n
1 5 8
.
6
1 3 4
.
6
1 7 7
.
9
1 6 1
.
5
9 8 2
1 6 4 1
9 3
.
1
F r a e t i o n
1 5 6
.
7
1 3 3
.
9
1 7 7
.
7
16 1
.
2
9 8
.
2
1 6 4
.
2
9 3
.
1
N o
.
o f e a r bo
n
C
一
9
C
一
10
C
一
1
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C
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2
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3
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一
4
,
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一
5
,
F ar e t i o n 1 Far e t io n Z
1 57
.
6 1 5 7
.
3
10 4
.
2 1 0 3
.
8
1 2 1
.
2 1 2 1
.
2
1 14
.
7 1 1 5
.
9
14 4
.
7 1 4 4
.
1
14 8
.
0 1 4 8
.
1
1 15
.
3 1 1 6
.
1
N o
.
o f e a r bo
n
C
一
6
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C
一
1
即
C
一
2
”
C
一
3
”
C
一
4
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C
一
5
即
C
一
6
即
F r a e t i o n
12 1
.
3
10 9
.
0
7 0
.
5
7 0
.
3
7 3
.
7
7 0
.
2
17 9
F r a e t i o n
1 2 3
.
5
1 0 2
.
7
7 1
.
5
7 3
.
4
6 8
.
3
7 5
.
4
6 0
.
2
基于 以上结果和分析 , 可认为化合物 A ~ D 分别为懈皮素 、 懈皮贰 、 金丝桃贰和芦丁 . 它们都属于
以栅皮素为贰元的黄酮醇类 , 结构式如下 :
( A ) Q
u e r e e t i n : R = H
.
( B ) Q u e r e i t r in
:
R = r h a m n o s y l
.
( C ) H y伴 r in : R = g a l a e t o s y l .
( D ) R u t i n
:
R = r u t i n o s y l
.
为说明电喷雾多级串联质谱在鉴定和推断黄酮醇类化合物结构方面的应用 , 仅以化合物 C 为例 ,
对从化合物 C 的 M zS 得到的榭皮素准分子离子 3 01 (通过丢失一个中性的 1 62 基团 , 可能为六碳糖基 )
进行了多级串联质谱 (E SI 一 M S ” )研究 , 结果列于表 1 . 化合物 C 的 M S 3 谱图产生 4 个主要的特征性碎
。口.卫唱军切月澎
片离子 m / 2 2 7 3 , 2 5 7 , 1 7 9 和 1 5 1 ( 图 2 ) , 其中 m / z
2 7 3 离子是母离子通过失去 1 分子 C O 得到的 , 它
的丰度较低 , 可能是由于 3一O H 和 5一 O H 的空间阻
力所致 . m z/ 2 57 碎片是由 m z/ 3 01 离子失去 1 分
子 C O : 得到的 . m z/ 2 73 离子和 m z/ 2 57 离子分别
失去 1 分子 C O : 和 1 分子 CO 得到 m z/ 2 29 离子
(M S
`
)
.
m / 2 2 5 7 离子还可失去 1分子 H ZO 生成 m /
2 2 3 9 离子 (M S 4 ) . 而 m / 2 2 2 9 离子和 m / 2 2 3 9 离子
分别失去 1 分子 H ZO 和 1 分子 CO , 生成 m / 2 2 1 1
离子 (M S S ) . 另外 , m / 2 3 0 1 离子的子离子 m / 2 1 7 9
的生成可能涉及到 C 一 2 的两个键断裂和两个 H 转
2 5 7 2 7 3
缈
,几 /苏
F i g
.
2 M S
3
m a s
s s p e e t r a o f t h e i o n a t m / 2 3 0 1 f
r o m
M S
Z o f t h e [M 一 H ]一 i o n o f e o m p o u n d C
8 0 8 高 等 学 校 化 学 学报 Vo l .3 2
移 .该离子 丰度 最高 ( 图 2) , 可能是 由于母离子
7 n / 2 3 01 易于失去质量数为 1 2 的中性分子 , 并生
成具有稳定共扼结构的 m z/ 1 79 离子之故 . 母离子
m / 2 3 0 1 离子发生逆 D ie ls 一 A ld e r 反应生成 m / 2 1 5 1
离子 , m z/ 15 1 离子则失去 1 分子 C O : 生成 m z/
10 7 离子 (M S 4 ) .
由以上分析可知 , 以懈皮素为贰元的黄酮醇类
在电喷雾质谱条件下的裂解主要发生在 C 环上 (如
图 3 所示 ) , 并且主要是 1 , 2 键之间或者 3 , 4 键之
间的断裂 , 其它碎片离子则主要通过重排丢失中性
的 C O : 或 C O 而形成 .
(珑 / 2 1 7 9 )
H0
F ig
.
3 P r叩 ose d f r a g m e n t a t io n o f q u e r e e t盛n (m / z
`
3 0 1 )
参 考 文 献
[ 1 」 O v od o v J . 5 . , O v od o v a R . G . , oS l o v e v 。 T . F . 尸 t 以二 K h im . P r i r . S oe di n [ J〕 , 1 9 6 5 , i : 1 9 3一 2 00
[ z 〕 O v o d o v J . 5 . , F r o lo v a G . M . , N e f e o lo v 。 M . J . 尸t a l二 K h im . P r i r . S (犯 d i n [ J〕, 1 9 6 7 , 3 : 6 3一 7 1
[ 3 〕 W a g e r H . , H e u r Y . H . , O be r m e l e r A . 以 a z二 P l a n t a . M e d . [ J] , 1 9 5 2 , 4 4 : 1 9 3一 19 5
〔 4 」 S h a o C . J . , K a s a i R . , X u J . D . 。 t a l二 C h e m . Ph a rm . B u l l. [ J〕, 1 9 8 9 , 3 7 : 4 2一 4 8
[ 5 〕 e A o x i a n 一 L a n (曹先兰 ) , L l z h u 一 L i a n (李珠莲 ) . e h in e s e T r a d i t i o n a l a n d H e r b a l or u gs ( 中草药 ) [ J ] , 1 9 5 0 , 一i : 2 2 7一2 5 2
[ 6 〕 M a s a h i r o K im a t a , N a o k i x n a g a k i , H i r io e h i N a g a i . P l a n t a . M e d . [ J ] , 2 0 00 , ` 6 : 2 5一 2 9
[ 7 ] L l u s h i
一
P i n g (刘诗平 ) , e H E N s h a n g 一 M e n g (陈尚猛 ) , z H U w e i一o n g (朱卫东 ) . e h in e se T r a d i t i o n a l 。 n d H e r b a l D r u g s ( 中草药 )
【J〕 , 19 9 2 , 2 2 ( 4 ) : 1 8 2一 18 4
[ 8 〕 x u Z h e n g 一 B i n (许正斌 ) , T O N G w a n 一 J u n (童万军 ) , Y A N G G u a n g (杨 广 ) . e h in e s e T r a d i t i o n a l a n d H e r b a l D r u g s ( 中草药) [ J」,
1 9 8 4
,
15
:
2 2 4
〔 9 〕 w u B i n g 一 e h u n (吴秉纯 ) , e u o x i u 一 Y i n g (郭秀英 ) , L l u R u i一M e i (刘瑞梅 ) . R e se a r e h o f T r a d i t i o n a l e h i n e s e M e d i e in e ( 中成药研
究 )「J〕 , 1 9 5 4 , ( S u p p l e m e n t Z ) : 40一 4 1
[ 1 0 ] C U I M e n g (崔 动 ) , L I U z h i一 Q i a n g (刘志强 ) , S O N G 氏 n g 一 R u i (宋凤瑞 ) 。 t a z二 C h e m . J . C h i n e s e U n i v e r s i t i e s (高等学校化学学
报 ) 〔J〕 , 2 0 0 2 , 2 2 ( s ) : 1 3 2 3一 1 3 2 5
[川 G u J i n g 一K a i (顾景凯 ) , z H o N G oa 一 F a n g (钟大放 ) , e H E N x i a o 一 Y a n ( 陈笑艳 ) e t a z二 e he m . J . c h i n e s e U n i v e r s i t i e s ( 高等学校化
学学报 )〔J〕, 2 0 0 0 , 2 1 ( 5 ) : 6 9 0一 6 9 3
[ 1 2 ] z H A O H
o n g
一
B i n (赵鸿斌 ) , w A N G Y u 一 T i n g (王雨亭 ) . 八ca , t丙口加。 a 二 s e , t交。 u 万 a n d e li n i e ol og y (刺五加与临床 ) [M ] , C h a n g e h u n :
J一1i n S e i e n e e P r e s s , 1 9 9 1 : 12
I d e n t if ic a t i o n o f t h e F l a v o n o i d C o n s t i t u e n t s f r o m
L e a v e s o f A c a n t h op a n a x S e n it c os u s H a rm
s
C H E N M a o
一
L ia n
,
S O N G F e n g
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R u i
,
G U O M i n g
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,
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Y in g
.
( C h a 、 g c h : ` n I n s t it u t e o f A P P l ie d C h e m is t r 夕 , C h in e s e A e刀 d翻夕 汀 S c ie n c e s , C h a 摊 g c h u , 1 3 0 0 22 , hC in a )
A b s t r a e t F o u r f la v o n o id s f r o m le a v e s o f A c a n t h o P a n a x S
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u s H a溯 5 w e r e o b s e r v e d i n n e g a t i v e i o n
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e i n t h e e le e t or s p ar y m a s s s p e c t ar
.
T w o o f t h e m w e er f u r t h e r is ol a t e d a n d id e n t i f ie d a s q u e cr i t r i n
( q u e r e e t i n
一
3
一
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一 r h a m n o s id e ) a n a h y p
e r i n ( q u e r e e t in
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3
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一户D 一 g a la e t o s id e ) o n t h e b a s i s o f M S 月 a n d
N M R d a t a
.
T h e o t h e r t w o e o m p o u n d s in t h e m i x t u r e s w e r e t e n t a t i v e l y e s t a b l is h e d a s q u e r e e t in a n d r u t i n
( q u e r e e t i n
一
3
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一 r u t i n o s id e ) in t e r m s o f t h e ir e le e t r o s p r a y t a n d e m m a s s p e e t r o m e t r y ( E S I
一
M兮 ) d a t a .
T h r e e o f t h e f o u r f la v o n o id s ( e x e l u d i n g h y p e r i n ) h a v e n
` t b e e n r e p o r t e d in t h i s p al n t be f
o r e
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K e y w o r d s A c a n t h o P a n a x S e n t ic os u s H a mr
s ; F la v o n o id ; E le e t or s p r a y t a n d e m m a s s s pe e t r o m e t r y ( E S I
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