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红槭树树枝化学成分及抗氧化活性研究



全 文 :第 33 卷第 5 期
2013 年 10 月
林 产 化 学 与 工 业
Chemistry and Industry of Forest Products
Vol. 33 No. 5
Oct. 2013
doi:10. 3969 / j. issn. 0253-2417. 2013. 05. 018
红槭树树枝化学成分及抗氧化活性研究
收稿日期:2012 - 08 - 27
作者简介:万春鹏(1983 -),男,江西南昌人,助理研究员,博士,主要研究方向为天然产物化学;E-mail:lemonwan@ 126. com。
WAN Chun-peng
万春鹏1,周寿然2
(1.江西省果蔬保鲜与无损检测重点实验室,江西农业大学农学院,江西 南昌 330045;
2.江西中医学院基础医学院,江西 南昌 330006)
摘 要: 采用柱色谱技术从红槭树甲醇提取物中分离并鉴定了 8 个具有抗氧化活性的化学成
分。经波谱解析化合物鉴定为:3-甲氧基-4-羟基苯酚-1-O-β-D-(6-O-没食子酰)-葡萄糖苷
(1),7,8-二羟基-6-甲氧基-香豆素(2),没食子酸(3),没食子酸甲酯(4),3,4-二羟基-5-甲氧
基-苯甲酸甲酯(5),丁香酸甲酯(6),香草酸甲酯(7)和 3,5-二羟基-4-甲氧基-苯甲酸(8)。化合物 1,5 和 8 为首次从
槭树科植物中分离得到;除化合物 3 和 4 外,其它化合物均为首次从该植物中分离得到。化合物 1~7 具有很强的清除
DPPH自由基活性,其半数抑制浓度(IC50)为 8. 03~990. 57 μmol /L。
关键词: 红槭树;化学成分;抗氧化
中图分类号:TQ351;R284 文献标识码:A 文章编号:0253 - 2417(2013)05 - 0093 - 04
Chemical Constituents of Acer rubrum L. and Their Antioxidant Activities
WAN Chun-peng1,ZHOU Shou-ran2
(1. Jiangxi Key Laboratory for Fresh Fruits & Vegetables and Nondestructive Tests,College of Agronomy,Jiangxi Agricultural
University,Nanchang 330045,China;2. School of Basic Medical Sciences,Jiangxi University of
Traditional Chinese Medicine,Nanchang 330006,China)
Abstract:Eight phenolic compounds with good antioxidant activities were isolated from methanol extracts of Acer rubrum L. These
compounds were identified as 3-methoxy-4-hydroxyphenol-1-O-β-D-(6-O-galloyl)-glucopyranoside (1),7,8-dihydroxy-6-
methoxycoumarin(2),gallic acid (3),methyl gallate(4),3,4-dihydroxy-5-methoxybenzoic acid methyl ester(5),methyl
syringate(6),methyl vanillate(7)and 3,5-dihydroxy-4-methoxybenzoic acid(8)by the NMR and HR-ESI-MS . Compounds 1,
5 and 8 were isolated for the first time from Aceraceae. All of the compounds except 3 and 4 were isolated for the first time from
this species. Compounds 1 - 5 showed powerful DPPH scavenging activity with the range of IC50 8. 03 - 990. 57 μmol /L。
Key words:Acer rubrum L.;chemical constituents;antioxidant activity
红槭树(Acer rubrum L.)为槭树科槭属落叶乔木,又称红花槭,主产于北美大部分地区,是一种极具
观赏性的植物。除作为观赏性植物外,红槭树也具有一定的药用价值,有文献记载红槭树皮煮水洗眼可
用于治疗各种眼痛[1]。另外,红槭树还是枫糖浆的天然“制造工厂”。枫糖浆是枫树植物冬春季节分泌
的树汁加热浓缩而成的一种风味糖替代品,主要有 3 种枫树植物能够分泌枫糖浆,它们分别为红槭,糖
槭和黑槭树[2]。红槭树的化学成分及药理活性的研究报道很少,最近,有研究报道红槭树不同部位提
取物具有抗氧化和清除活性氧自由基的作用[3],但没有分离鉴定出抗氧化活性成分。1969 年,有印度
学者[4]从其树皮部位分离鉴定了 β-谷甾醇,儿茶素及两个结构新颖的 B 型原花青素二聚体和三聚体;
1999 年,Abou-Zaid等[5]又从红槭树叶中分离鉴定了一系列没食子衍生物,包括 1-O-没食子酰-α-L-
鼠李糖、1-O-没食子酰-β-D-葡萄糖、没食子酸、没食子酸甲酯、没食子酸乙酯和没食子酸二聚体及其
乙酯;鞣花酸、儿茶素、表儿茶素、槲皮素和山柰酚的糖苷等酚类化合物。本课题组采用柱色谱技术从红
槭树甲醇提取物乙酸乙酯萃取部分分离得到了 8 个酚类化合物,采用核磁共振谱和高分辨质谱对得到
94 林 产 化 学 与 工 业 第 33 卷
的化合物进行了结构鉴定。
1 实 验
1. 1 材料与仪器
核磁共振光谱利用 Varian 500 MHz型核磁共振仪测定(四甲基硅(TMS)为内标),高分辨率电喷
雾电离质谱(HR-ESI-MS)由 Q-Star Elite(美国应用生物系统公司)质谱仪测定,分析和半制备高效
液相色谱为日立 Elite LaChrom系统包括 L2130 泵,L-2200 自动进样器,L-2455 二极管阵列检测器和
菲罗门 Luna C18 色谱柱(250 mm × 10 mm,S-5 μm),DLC-10 /11 中压层析系统(美国 D-Star 仪器公
司),SpectraMax M2 多功能酶标仪(美谷分子仪器公司)。各种柱色谱填料:硅胶(230~400 μm),葡聚
糖凝胶 Sephadex LH-20 和 GF254 薄层层析硅胶板(安玛西亚公司)。环己烷、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、
甲醇、乙醇等均为分析纯;色谱纯甲醇、三氟乙酸、1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)和维生素 C(Vc)均购
自 Sigma-Aldrich (美国 Sigma公司)。
1. 2 植物来源
红槭树于 2009 年夏季采自加拿大魁北克,由美国罗德岛大学药学系(College of Pharmacy,
University of Rhode Island)高级园丁 J. Peter Morgan 先生鉴定,树枝标本(JPMCS2)存放于罗德岛大学药
学系植物标本室。加拿大红枫树树枝由 J. Peter Morgan先生粉碎备用。
1. 3 提取与分离
取粉碎后的红槭树粉末 500 g,以 1 000 mL甲醇于锥形瓶中室温浸泡提取 3 次 (每次 7 d),过滤,合
并滤液于旋转蒸发仪上减压浓缩,得甲醇提取物 38 g。甲醇提取物混悬于 500 mL 蒸馏水中,依次用等
体积的正己烷、乙酸乙酯和正丁醇萃取 3 次,减压浓缩后得正己烷萃取物 1. 1 g、乙酸乙酯萃取物 18 g及
正丁醇萃取物 14 g。乙酸乙酯萃取物 18 g经硅胶柱色谱分离,以氯仿 /甲醇混合溶剂梯度洗脱(20 ∶ 1→
3 ∶ 1,体积比),TLC合并相同馏分,得到 3 个部分(A1 ~ A3)。A3 部分(8 g)经 Sephadex LH-20 凝胶柱
色谱分离,甲醇洗脱,得到 7 个馏分(B1 ~ B7)。B4 馏分经 C18 中压色谱(MPLC)分离(2 cm × 15 cm),
甲醇 /水梯度洗脱(1 ∶ 9→7 ∶ 3,体积比),得到 14 馏分(C1 ~ C14)。C2 部分经半制备液相色谱分离,以
20 % 甲醇为流动相等度洗脱得到化合物 3(460 mg)。C5 部分经半制备液相色谱分离,以 30 % 甲醇为
流动相等度洗脱分别得化合物 4(7. 7 mg)和 8(0. 8 mg)。C6 部分经半制备液相色谱分离,以 27 % 甲
醇为流动相等度洗脱得化合物 1(10 mg)。C9 部分经半制备液相色谱分离,以 25 % 甲醇为流动相等度
洗脱分别得到化合物 2(2. 2 mg)和 5(4. 6 mg)。C12 部分经半制备液相色谱分离,以 41 % 甲醇为流动
相等度洗脱分别得化合物 6(0. 8 mg)和 7(2. 0 mg)。以上制备 HPLC流速均为 3. 2 mL /min。
1. 4 抗氧化实验
参考文献[6]采用微孔板的方法测定分离得到的单体化合物的清除 DPPH自由基活性。分别于 96
孔板中加入 50 μL不同浓度的测试化合物,然后再加入 100 μL 80 mg /L的 DPPH甲醇溶液,轻轻摇匀后
用锡箔纸包裹 96 孔板以避光,每个测试样品设 3 个复孔,Vc 为阳性对照,加入相同体积的溶剂为空白
对照。避光反应 30 min后,立即于 515 nm波长下测定其吸光度(OD)值,按下面公式计算抑制率(y):
y = (C0 - C1)/C0 × 100 %
式中:C0—空白对照的吸光度值(OD值);C1—加入测试样品和 DPPH反应 30 min后的 OD值。
2 结果与分析
采用各种柱色谱技术从红槭树枝甲醇提取物中分离了 8 个化合物,利用 NMR和 HR-ESI-MS 等技
术手段鉴定了其结构,利用清除 DPPH自由基测定了其抗氧化活性。
2. 1 化合物结构鉴定
化合物 1:白色粉末,UV(MeOH)λmax 277,212 nm;(+)HR-ESI-MS,m/z 477. 0735[M + Na]
+,可
知分子式为 C20H22O12。
1H NMR(500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)显示 δ 7. 00(2H,s,H-2″,6″)为芳环上 2 个
第 5 期 万春鹏,等:红槭树树枝化学成分及抗氧化活性研究 95
对称的质子信号,一组 ABX耦合系统信号[6. 59(1H,d,1. 9 Hz,H-2),6. 52(1H,d,J = 8. 6 Hz,H-5),
6. 47(1H,dd,J = 8. 6,1. 9 Hz,H-6)];另外还有一组糖信号,4. 63(1H,dd,J = 7. 4,1. 7 Hz,H-1)为糖的
端基质子信号,4. 49(1H,d,J = 11. 9 Hz,H-6a),4. 33(1H,dd,J = 11. 8,6. 7 Hz,H-6b),3. 62(1H,
overlap,H-5),3. 41 ~ 3. 30(3H,m,H-2,3,4)为糖上其它质子信号,3. 60(3H,d,J = 1. 8 Hz,OCH3)
为甲氧基信号;结合 13C NMR(125 MHz,CD3OD)δ 166. 8(C-7″),145. 1(C-3″,5″),138. 5 (C-4″),
120. 0(C-1″)和 108. 8(C-2″,6″)为典型的没食子酰基 C信号;151. 3(C-1),147. 8(C-3),141. 7(C-4),
114. 7(C-5),108. 7(C-6)和 102. 5(C-2)为芳环 C信号;102. 5(C-1),76. 4(C-3),74. 2(C-5),73. 6
(C-2),70. 4(C-4),63. 6(C-6)为葡萄糖上 C 信号,54. 9(OCH3)为甲氧基信号;各个片段的连接由
二维 NMR谱确定,根据异核单量子相关(HSQC)谱归属与氢相连的各个 C 信号,异核多键相关
(HMBC)谱显示芳香质子信号 H-2(δH 6. 59)与 C-1(151. 3),C-3(147. 8),C-4(141. 7)和 C-6(108. 7)
相关,H-5(δH 6. 52)与C-1(151. 3),C-3(147. 8),C-4(141. 7)相关,H-6(δH 6. 47)与 C-1(151. 3),
C-2(102. 5),C-4(141. 7)相关,甲氧基(δH 3. 60)和 C-3(147. 8)相关,葡萄糖的端基质子(H-1)与
C-1(151. 3)相关,说明甲氧基和羟基分别取代在 3 和 4 位;葡萄糖连接在 1 位酚羟基上;另外 HMBC还
给出葡萄糖 H2-6和 C-7″(166. 8)相关,确定没食子酰连接在葡萄糖的 C-6 位,故确定化合物 1 结构为
3-甲氧基-4-羟基苯酚 1-O-β-D-(6-O-没食子酰)-葡萄糖苷,且化合物 1 的 NMR数据与文献[7~8]
对照一致。
化合物 2:白色粉末,UV(MeOH)λmax 337 nm;(+)HR-ESI-MS,m/z 231. 017[M + Na]
+,可知分子
式为 C10H8O5。
1H NMR (500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)δ 3. 89(3H,s,OCH3),6. 20(1H,d,J = 9. 0 Hz,
H-3),6. 72(1H,s,H-5),7. 84(1H,d,J = 9. 0 Hz,H-4)。化合物 2 的 NMR 数据与文献[6]一致,化合
物 2 鉴定为 7,8-二羟基-6-甲氧基-香豆素。
化合物 3:白色粉末,UV(MeOH)λmax 276 nm;(-)HR-ESI-MS,m/z 169. 0110[M - H]
-,可知分子
式为 C7H6O5。
1H NMR(500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)δ 7. 06(2H,s,H-2,6),化合物 3 的
1H NMR 数据与
文献[9]报道基本一致,并且其 HPLC保留时间及紫外数据与标准品相一致,确定化合物 3 为没食子酸。
化合物 4:白色粉末,UV(MeOH)λmax 276 nm;(-)HR-ESI-MS,m/z 183. 0099[M - H]
-,可知分子
式为 C8H8O5。
1H NMR(500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)δ 7. 04(2H,s,H-2,6)为芳环上 2 个对称的质子信
号,3. 81(3H,s,OCH3)为甲氧基信号;
13C NMR(125 MHz,CD3OD)δ 108. 6(C-2,6),120. 0 (C-1),
138. 3(C-4),145. 1(C-3,5),167. 6(C-7),50. 8(COOCH3)。化合物 4 的 NMR数据与文献[10]报道一
致,鉴定化合物 4 为没食子酸甲酯。
化合物 5:白色粉末,UV(MeOH)λmax 276 nm;(-)HR-ESI-MS,m/z 197. 0208[M - H]
-,可知分子
式为 C9H10O5。
1H NMR(500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)δ 7. 17(2H,s,H-2,6)为芳环上 2 个质子信号,3. 87
(3H,s,5-OCH3)和 3. 84(3H,s,OCH3)为两个甲氧基信号,
13C NMR(125 MHz,CD3OD)δ 104. 6(C-6),
110. 5(C-2),120. 0(C-1),139. 2(C-4),144. 9(C-3),147. 7(C-5),167. 4(C-7),55. 2(5 - OCH3),
50. 9(COOCH3)。化合物 5 的 NMR数据与文献[11]报道基本一致,鉴定化合物 5 为 3,4-二羟基-5-甲
氧基-苯甲酸甲酯。
化合物 6:白色粉末,UV(MeOH)λmax 262,292 nm;(+)HR-ESI-MS,m/z 234. 9146[M + Na]
+,可知
分子式为 C10H12O5。
1H NMR(500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)δ 7. 32(2H,s,H-2,6)为芳环上 2 个质子信号,
3. 89(6H,s,3,5-OCH3)和 3. 87(3H,s,OCH3)为 3 个甲氧基信号,化合物 6 的
1H NMR数据与文献[12]
报道基本一致,鉴定化合物 6 为丁香酸甲酯。
化合物 7:白色粉末,UV(MeOH)λmax 276 nm;(+)HR-ESI-MS,m/z 205. 0400[M + Na]
+,可知分子
式为 C9H10O4,
1H NMR (500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)显示一组 ABX 耦合系统,δ 7. 55(1H,dd,J = 8. 7,
1. 6 Hz,H-6),7. 54(1H,d,J = 1. 6 Hz,H-2),6. 84(1H,d,J = 8. 7 Hz,H-5)示为 1,3,4-三取代苯环,
3. 90(3H,s,3-OCH3)和 3. 86(3H,s,OCH3)为两个甲氧基信号;
13C NMR(125 MHz,CD3OD)δ 121. 7
(C-6),114. 5(C-2),123. 6(C-1),151. 4(C-4),144. 9(C-3),112. 1(C-5),167. 2(C-7),55. 0
96 林 产 化 学 与 工 业 第 33 卷
(3-OCH3),50. 9(COOCH3)。以上 NMR数据与文献[13]报道的香草酸甲酯的数据一致,确定化合物 7
为香草酸甲酯。
化合物 8:白色粉末,UV(MeOH)λmax 276 nm; (-)HR-ESI-MS,m/z 183. 0170[M - H]
-,可知分子
式为 C8H8O5;化合物 8 的
1H NMR谱和 4 类似,1H NMR(500 MHz,CD3OD,δ,J /Hz)δ 7. 19(2H,s,H-2,
6)为芳环上 2 个对称的质子信号,3. 87(3H,s,OCH3)为甲氧基信号。以上
1H NMR数据与文献[14]报
道的数据一致,化合物 8 鉴定为 3,5-二羟基-4-甲氧基-苯甲酸。
2. 2 抗氧化活性
从红槭树中分离鉴定的 8 个单体化合物均具有一定的抗氧化活性,其半数抑制浓度(IC50)范围为
8. 03~990. 57 μmol /L;阳性对照 Vc 的 IC50为 71. 02 μmol /L。其中化合物 1 抗氧化活性最强,IC50为
8. 03 μmol /L;而化合物 6 抗氧化活性最差,IC50为 990. 57 μmol /L。没食子衍生物(1,3 ~ 7)的抗氧化活
性随着没食子酸酚羟基数目的减少,其活性减弱;甲酯化可以增强没食子酸的抗氧化活性,化合物 3 和
4 的 IC50分别为 20. 39 和 16. 49 μmol /L;化合物 8 分离得到的量少而没有测定其抗氧化活性。
没食子衍生物和黄酮类化合物是红槭树的主要成分,文献报道它们都具有很强的抗氧化活性,这可
能是红槭树中发挥抗氧化、清除自由基作用的物质基础。
3 结 论
从红槭树乙酸乙酯萃取物中分离并鉴定了 8 个单体化合物,3-甲氧基-4-羟基苯酚-1-O-β-D-
(6-O-没食子酰)-葡萄糖苷(1),7,8-二羟基-6-甲氧基-香豆素(2),没食子酸(3),没食子酸甲酯
(4),3,4-二羟基-5-甲氧基-苯甲酸甲酯(5),丁香酸甲酯(6),香草酸甲酯(7)和 3,5-二羟基-4-甲氧
基-苯甲酸(8)。其中化合物 3-甲氧基-4-羟基苯酚-1-O-β-D-(6-O-没食子酰)-葡萄糖苷(1),
3,4-二羟基-5-甲氧基-苯甲酸甲酯(5)和 3,5-二羟基-4-甲氧基-苯甲酸(8)为首次从槭树科植物中
分离得到。除化合物没食子酸(3)和没食子酸甲酯(4)外其它均为首次从红槭树植物中分离得到。化
合物 1~7 具有较强的清除 DPPH自由基活性,其 IC50范围为 8. 03~990. 57 μmol /L。
致谢:感谢美国罗德岛大学药学系 Navindra P. Seeram博士提供的实验指导及 J. Peter Morgan 先生对实验材料的鉴定及
准备。
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