全 文 :2011年9月 Vol.29 No.9
September 2011 Chinese Journal of Chromatography 937~941
谨以此文庆贺张玉奎院士七十华诞 DOI:10.3724/SP.J.1123.2011.00937
*通讯联系人:谭成玉,博士,副教授.Tel:(0411)84763520,E-mail:tanchyu@dlou.edu.cn.
基金项目:国家自然科学基金项目(21075012,31071612)和辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(2009R13).
收稿日期:2011-07-30
云南露水草中的一种新植物甾酮的分离与分析
谭成玉1*, 孔 亮1, 李 铣2, 李 伟1, 李 宁2
(1.大连海洋大学,辽宁 大连116023;2.沈阳药科大学中药学院,辽宁 沈阳110016)
摘要:云南植物露水草富含植物甾酮类成分。为了研究其中的生物活性成分,采用多种色谱分离方法(氧化铝柱色
谱、硅胶柱色谱、常压反相C18柱色谱、制备薄层色谱及反相高效液相色谱等)相结合,从露水草中分离得到一种新
植物甾酮。综合一维和二维核磁共振光谱以及电喷雾质谱数据分析,确定该化合物的结构为3β,4α,14α,20 R,
22 R,25-hexahydroxy-5α-cholest-7-en-6-one,为一种较为少见的具有5α-H的植物甾酮。
关键词:色谱分离;核磁共振光谱;植物甾酮;露水草
中图分类号:O658 文献标识码:A 文章编号:1000-8713(2011)09-0937-05
Isolation and analysis of a new phytoecdysteroid from
CyanotisarachnoideaC.B.Clarke
TAN Chengyu1*,KONG Liang1,LI Xi 2,LI Wei 1,LI Ning2
(1.Dalian Ocean University,Dalian116023,China;2.College of Traditional
Chinese Materia Medica,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110016,China)
Abstract::Cyanotis arachnoideais a plant with plenty of phytoecdysteroid.To study the active
compound in it,a new phytoecdysteroid with 5α-cholesta skeleton,was isolated from the whole
plant of Cyanotis arachnoidea C.B.Clarke by using various chromatographic methods(alumina
column chromatography,silica gel column chromatography,octadecyl silane(ODS)column chro-
matography,thin layer chromatography (TLC)and high performance liquid chromatography
(HPLC)).Its structure was analyzed on the basis of 1D and 2D nuclear magnetic resonances
(NMR),electrospray ionization mass spectrometry(ESI-MS)methods.It is a compound with
structure of 3β,4α,14α,20 R,22 R,25-hexahydroxy-5α-cholest-7-en-6-one,which is a rare phyto-
ecdysteroid with 5α-H.
Key words:chromatographic isolation;nuclear magnetic resonance(NMR);phytoecdysteroid;
Cyanotis arachnoidea C.B.Clarke
露水草(Cyanotis arachnoidea C.B.Clarke)
系鸭趾草(Commelinaceae)科、蓝耳草属(Cyanotis
D.Don)多年生草本植物[1]。迄今为止,露水草是
昆明植物所聂瑞麟先生发现的自然界中含植物甾酮
类成分最丰富的药用植物之一[2],其中20-羟基蜕皮
甾酮含量占干燥全草的1.2%,在地下部分中其含量
达干重的2.9%,具有促进核糖核酸(RNA)和蛋白质
合成、影响糖代谢、促进脂类代谢、免疫调节、影响中
枢神经系统等功效。有证据表明蜕皮甾酮具有较高
的药用价值[3-6]。然而关于露水草中化学组成的研
究报道相对较少[7,8],这在一定程度上限制了露水
草有效成分的研究与应用。目前,以天然产物作为
化合物库,从中提取活性化合物,并在此基础上进行
新药研发是药物筛选的主要途径之一[9-11]。但是
由于天然药物存在成分复杂的特点,使天然产物的
活性化合物的分离与提纯成为天然药物研究的主要
障碍[12]。因此有必要对露水草中的化学成分进行
分离分析。
对于多数植物甾酮来说,其结构上的特点为:A/
B环大多为顺式稠合,B/C环为反式稠合,C/D环大
都是反式稠合,甾核上具有7位双键△7及6-羰基
(即七烯-六酮结构),甾核C17上存在侧链[13]。本文
报道了一种从云南植物露水草中分离得到的A/B环
反式稠合的新植物甾酮,并对其结构进行了分析。
色 谱 第29卷
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
Yanaco MP-S3型熔点测定仪(未校正)(日本
Yanaco公司),BRUKER-APX-300型核磁共振光谱
(NMR)仪(美国Bruker公司)(四甲基硅(TMS)作
内标),LCQ液相色谱-质谱联用(LC-MS)仪(配电喷
雾电离源(ESI),美国Finnigan公司),CTO-6A高效
液相色谱仪(日本Shimadzu公司)。
薄层色谱用硅胶GF254、柱色谱用硅胶(200~
300目)均由青岛海洋化工厂生产,柱色谱用中性氧
化铝(100~200目)为上海五四化学试剂厂生产,常
压ODS填料(Cosmosil 75 C18-OPN型)为日本株式
会社生产,柱色谱中所用试剂均为分析纯。岛津
Shim-pack PREP-ODS色谱柱。所用色谱纯甲醇、乙
腈均为山东禹王试剂有限公司产品,其他未作说明
的试剂均为分析纯。
露水草全草购于云南昆明,由沈阳药科大学中
药鉴定教研室许春泉高级工程师鉴定为露水草
(Cyanotis arachnoidea C.B.Clarke)的全草。
1.2 实验步骤
取露水草干燥全草(2.5 kg),用75%乙醇回流
提取3次,每次3 h,用旋转蒸发仪进行浓缩后,再调
乙醇浓度为70%,沉降叶绿素,滤除沉淀,回收溶剂,
得乙醇浸膏。将浸膏加适量水稀释,依次用石油醚、
乙酸乙酯、正丁醇分别萃取3次,得到3个极性不同
的萃取液。将乙酸乙酯、正丁醇萃取液合并得总甾
酮部分,采用氧化铝柱色谱对其纯化,以不同比例的
氯仿-甲醇混合溶剂洗脱(氯仿-甲醇(100∶0,v/v)洗
脱得流分1和2,氯仿-甲醇(100∶5,v/v)洗脱得流
分3~5,氯仿-甲醇(100∶15,v/v)洗脱得流分6~
10,氯仿-甲醇(100∶25,v/v)洗脱得流分11~23;每
个流分为1 000 mL),合并第11~15流分;再经硅胶
柱色谱分离(氯仿-甲醇(100∶0,v/v)洗脱得流分1
~40,氯仿-甲醇(100∶1,v/v)洗脱得流分41~65,
氯仿-甲醇(100∶2,v/v)洗脱得流分66~85,氯仿-甲
醇(100∶3,v/v)洗脱得流分86~120,氯仿-甲醇
(100∶4,v/v)洗脱得流分121~135;每个流分为
500 mL),合并第121~135流分;再经常压ODS柱
色谱、制备薄层色谱(PTLC)(展开剂为氯仿-甲醇
(100∶15,v/v)及反相高效液相色谱(RP-HPLC)分
离(色谱柱为Shim-pack PREP-ODS柱,流动相为
H2O-CH3CN(80∶20,v/v))得化合物1(4.0 mg)。
2 结果与讨论
对化合物1的结构进行了鉴定。
白色结晶(MeOH),熔点为211~213℃。10%
H2SO4 乙醇溶液显色为棕黄色。Liebermann-Bur-
chard反应为阳性,提示分子中可能存在甾体母核。
ESI-MS谱图中给出准分子离子峰 m/z 481([M
+H]+),其他碎片峰 m/z 463([M+H-H2O]+)、
m/z 445([M+H-2H2O]+),结合其他氢谱、碳谱数
据,推测该化合物的分子式为C27H44O7。
1 H-NMR谱中,在δ=6.15(1H,br.s)处为一
烯氢质子信号,13C-NMR谱中共给出27个碳信号,
其中在δ=202.6处为a、b-不饱和羰基碳信号,δ=
166.5及122.8为双键碳信号。结合其他碳谱、氢谱
信号,推测该化合物为27个碳的植物甾酮类化合物。
1 H-NMR谱中,高场区共给出5个甲基氢信号
(δ=0.92、1.18、1.38、1.38、1.59);13 C-NMR谱中,
d=60~90的连氧碳区给出7个连氧碳信号(d=
60.2、69.5、72.5、74.4、76.8、77.6、83.8),其中,由
δ=69.5的碳信号并结合1 H-NMR谱中δ=1.38
(6H,s)的质子信号推测分子中存在25-羟基,由
δ=83.8的碳信号推测分子中可能存在14α-羟基,由
δ=76.8、77.6的碳信号推测分子中可能存在20 R,
22 R-二羟基。由ESI-MS谱结合氢谱、碳谱,可知分
子中含有7个氧原子,除去羰基中的一个氧原子,其
余6个氧原子则分别为6个羟基中的氧原子,由此
推测δ=60.2可能不是连氧碳原子的碳信号。
在检测氢的异核多键相关谱(1 H-detected het-
eronuclear multiple-bond correlation,HMBC)(见图
1)中,δ=1.18(3H,s,H-18)的氢信号分别与
δ=83.8(C-14)、48.0(C-13)、50.1(C-17)、31.7(C-
12)的碳信号有远程相关;δ=1.38(6H,s,H-26,
27)的氢信号分别与δ=42.7(C-24)、69.5(C-25)、
30.0(C-26)、30.2(C-27)的碳信号有远程相关;δ=
1.59(3H,s,H-21)的氢信号分别与δ=50.1(C-
17)、76.8(C-20)、77.6(C-22)的碳信号有远程相关;
δ=0.92(3H,s,H-19)的氢信号分别与δ=36.2、
46.8、40.6 和 60.2 的 碳 信 号 有 远 程 相 关,则
δ=60.2的碳信号可能为C-l、C-5、C-9、C-10中的某
一碳信号。
在异核多量子关系谱(heteronuclear multiple
quantum coherence,HMQC)中δ=60.2的碳信号
与δ=2.30(1H,br.d,J=9.7 Hz)的氢信号相关
(由HMQC谱可知,δ=2.30处重叠的另一个氢信号
为C-24上的一个氢信号),由此推测δ=60.2不可
能为C-1(C-1上有两个氢原子且其碳上的化学位移
达不到δ=60.2这样的低场)或C-10(C-10为季碳)
的碳信号,则δ=60.2只能为C-5或C-9上的碳信
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第9期 谭成玉,等:云南露水草中的一种新植物甾酮的分离与分析
图1 化合物1的异核多键相关谱
Fig.1 1 H-detected heteronuclear multiple-bond
correlation(HMBC)of compound 1
号。同时在同核的1 H-1 H化学位移相关谱(1 H-1 H
nucleus chemical-shift correlation
spectroscopy,1 H-1 HCOSY)(见图 2)中,δ=2.30
(1H,br.d,J=9.7 Hz)的氢信号与δ=4.34(1H,
m)的氢信号相关,而δ=4.34(1H,m)的氢信号又
与δ=3.80(1H,m)的氢信号相关。在 HMQC谱
中,δ=4.34(1H,m)的氢信号与δ=72.5的碳信号
相关,δ=3.50(1H,m)的氢信号与δ=74.4的碳信
号相关。通过以上分析,可知δ=60.2、72.5、74.4
这3个碳信号的碳原子依次相接。如果δ=60.2为
C-9上的碳信号,则δ=72.5、74.4应分别为C-11和
C-12上的碳信号,那么,δ=1.18(3H,s,H-18)的氢
信号应与δ=74.4的碳信号有远程相关,这与HM-
BC谱中所给的信息不相符,因此通过以上分析,可
知δ=60.2为C-5的化学位移值,δ=72.5为C-4的
化学位移值,δ=74.4为C-3的化学位移值。同时
在HMBC谱中可以观察到δ=2.30(1H,br.d,J=
9.7 Hz,H-5)与δ=74.4(C-3)、202.6(C-6)、46.8
(C-9)、40.6(C-10)及14.6(C-19)的信号有远程相
关,进一步证明了δ=2.30(1H,br.d,J=9.7 Hz)
为H-5信号,δ=60.2为C-5的碳信号。
将该化合物的碳谱数据与已知化合物ecdyste-
图2 化合物1的1 H-1 H化学位移相关谱
Fig.2 1 H-1 H nucleus chemical-shift correlation spectro-
scopy(1 H-1 HCOSY)of compound 1
rone的相应碳谱数据[14]进行比较,可以发现两个化
合物的C11~C27(除C19外)基本一致,提示我们该化
合物分子中C、D环及侧链的结构均未发生变化,即
分子中存在14α,20 R,22 R,25-tetrahydroxy;而A、
B环中由于羟基位置的位移(由ecdysterone的2、3
位移至3、4位),而使A/B环上相应碳的化学位移
发生了变化。
图3 化合物1的核奥弗豪泽增强谱
Fig.3 Nuclear Overhauser effect spectroscopy
(NOESY)of compound 1
另外,A/B环上羟基及C-5的构型可以通过二
维核奥弗豪泽增强谱(nuclear Overhauser effect
spectroscopy,NOESY)(见图3)来确定。在NOESY
谱中可以清楚地观察到δ=0.92(3H,s)的19-CH3
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色 谱 第29卷
与δ=4.34(1H,m)的H-4质子信号有NOE效应;δ
=2.30(1H,br.d,J=9.7Hz)的H-5质子信号与δ
=3.80(1H,m)的 H-3质子信号及δ=3.09(1H,
m)的 H-9质子信号有 NOE(nuclear Overhauser
effect)效应。由Dreiding立体分子模型可知,只有
当化合物1构型为模型l时,即H-4为β构型,H-3
及H-5为α-构型时(A/B环为反式稠合,C3-OH为β
构型,C4-OH为α-构型),才可观察到以上的NOE效
应,由此确定了化合物4的结构为3β,4α,14α,20 R,
22 R,25-hexahydroxy-5α-cholest-7-en-6-one。利 用
各种波谱数据对该化合物碳氢信号进行了全归属
(见表1)。由表1所列数据可推断该化合物为首次
从植物中分离得到的具有4-羟基取代的新植物甾
酮,命名为露水草甾酮D。
通过对分离得到的化合物1的一维和二维核磁
共振光谱以及电喷雾质谱数据进行分析,确定了其
结构为3β,4α,14α,20 R,22 R,25-hexahydroxy-5α-
cholest-7-en-6-one。
表1 化合物1的核磁共振数据
Table 1 NMR data of compound 1(in pyridine-d5)
Carbon δC δH 1 H-1 HCOSY HMBC
1 36.2 1.65(2H,m) H2-2
2 28.9 2.00(2H,m) H2-1,H-3
3 74.4 3.80(1H,m) H2-2,H-4
4 72.5 4.34(1H,m) H-3,H-5
5 60.2 2.30(1H,br.d,J=9.7 Hz) H-4 C-3,C-6,C-9,C-10,C-19
6 202.6
7 122.8 6.15(1H,br.s) C-9,C-14
8 166.5
9 46.8 3.03(1H,m) H2-11
10 40.6
11 20.8 2.11(1H,m),2.45(1H,m) H2-12,H-9
12 31.7 2.55(2H,m) H2-11
13 48.0
14 83.8
15 31.7 2.15(2H,m) H2-16
16 21.4 2.46(1H,m),2.11(1H,m) H2-15,H-17
17 50.1 2.98(1H,m) H2-16 C-13,C-18
18 17.9 1.18(3H,s) C-12,C-13,C-14,C-17
19 14.6 0.92(3H,s) C-1,C-5,C-9,C-10
20 76.8
21 21.4 1.59(3H,s) C-17,C-20,C-22
22 77.6 3.90(1H,br.d,J=8.1 Hz) H2-23
23 27.5 2.15(1H,m),1.75(1H,m) H2-24,H-22
24 42.7 2.30(1H,m),1.85(1H,m) H2-23 C-22
25 69.5
26 30.0 1.38(3H,s)
27 30.0 1.38(3H,s)
3 结语
露水草是一种富含植物甾酮的植物,由于植物
甾酮为多羟基的7-烯-6-酮结构,羟基的数目、位置
及空间构型,环的稠合方式的不同,使得其分离更为
复杂。本文通过多种色谱技术相结合的方法,从云
南植物露水草中分离得到了一种新植物甾酮,综合
一维和二维NMR以及ESI-MS数据分析,确定其结
构为3β,4α,14α,20 R,22 R,25-hexahydroxy-5α-cho-
lest-7-en-6-one,为一种较为少见的具有5α-H的新
植物甾酮。文献报道植物甾酮具有多种生物活性,
该化合物具有哪些生物活性,活性如何,还有待于进
一步的研究。
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