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Cycloartane triterpenoid of Cimicifuga foetida

升麻中的环菠萝蜜烷三萜成分



全 文 :升麻中的环菠萝蜜烷三萜成分
但春1,梁健2,周燕2,丁立生2
(1.成都理工大学 材料与化学化工学院,四川 成都 610059;
2.中国科学院 成都生物研究所,四川 成都 610041)
[摘要] 目的:研究升麻Cimicifugafoetida根茎的化学成分和所得化合物的抑制破骨细胞活性。方法:采用正、反相硅胶
等色谱方法进行化学成分的分离纯化,根据谱学数据结合理化性质鉴定化合物结构。并进行了抑制破骨细胞活性研究。结
果:从升麻根茎的石油醚和醋酸乙酯提取物中共分得13个环菠萝蜜烷三萜成分,其结构分别鉴定为25O乙酰基升麻醇(1),
升麻醇(2),升麻酮醇(3),26去羟基阿科特素(4),类叶升麻苷A(5),23表26去羟基阿科特素(6),阿科特素(7),12β羟基
升麻醇(8),升麻苷E(9),(23R,24S)25O乙酰基升麻醇3OβD吡喃木糖苷(10),(23R,24S)升麻醇3OβD吡喃木糖苷
(11),升麻苷H1(12)和升麻苷H2(13)。结论:化合物5为首次从该属植物中分离得到,化合物7为首次从该植物中分离得
到,化合物2,7,10,11具有抑制破骨细胞活性。
[关键词] 升麻;环菠萝蜜烷三萜;抑制破骨细胞活性
[收稿日期] 20090203
[通信作者] 但春,Tel:(028)81904272,Email:danc999@163.
com
  升麻属Cimicifuga植物是毛茛科Ranunculaceae
升麻族Cimicifugeaes.l.植物的主要成员,《中国药
典》(2005年版)收载的常用中药升麻的原植物有3
种,大三叶升麻 CheracleifoliaKom.,兴安升麻 C.
dahurica(Turcz.)Maxim.和升麻C.foetidaL.,均在
我国分布区域广,资源量大。中药用其根茎,具有清
热解毒、升举阳气、发表透疹的功效,主治风热头痛、
齿疼、咽喉疼痛、子宫脱垂等症。研究表明升麻中的
三萜成分具有抗肿瘤、抑制核苷运转、调节内分泌和
神经功能、拮抗钙离子、抑制骨质流失及镇痛消炎等
多种生理活性,是一类很有开发前景的天然产
物[1]。
破骨细胞由 Koliker于 1873年发现。它是一
种含有2~50个核的大细胞,无分裂活动。常紧贴
于骨质表面,其贴骨面有皱褶缘,是主要承担溶解吸
收骨质(破骨)功能的特殊结构。胚胎时期以及胎
儿出生后至成年期,破骨细胞一直与起造骨作用的
成骨细胞相互配合使骨得以正常发生、发育及生长。
而异常骨吸收在口腔科和骨科疾病以及老年病(骨
质疏松)中是普遍存在的病理变化[2]。
为了阐明升麻的药用物质基础,作者对产自陕
西省的升麻C.foetidaL.根茎的石油醚和醋酸乙酯
提取物进行了化学成分研究。共分离鉴定了13个
环菠萝蜜烷三萜化合物,并对它们的抑制破骨细胞
活性进行了研究,其中化合物2,7,10和11具有抑
制破骨细胞活性。
1 仪器与试剂
XRC1型显微熔点仪(温度计未校正);Bruker
AV600核 磁 共 振 仪 (TMS为 内 标);Finnigan
LCQDECA质谱仪;BrukerBioTOFQ高分辨质谱仪;薄
层色谱(GF254)和柱色谱硅胶(160~200目,200~
300目)均为青岛海洋化工厂产品;反相硅胶 ODS
(Cosmosil75C18OPN)为 NacalaiTesque公司产品;
所用试剂均为分析纯。
升麻采自陕西省,由中国科学院成都生物研究
所赵佐成研究员鉴定为升麻C.foetida。
2 提取分离
升麻新鲜根茎10kg,切碎,干燥,用80%的乙
醇回流提取3次,提取液减压浓缩得乙醇浸膏1kg。
以50~60℃热水2L溶解分散浸膏,依次用石油醚
和醋酸乙酯萃取,减压回收溶剂后分别得到石油醚
萃取物和醋酸乙酯萃取物。经 TLC检测,两部分萃
取物的化学成分相互交叉。合并石油醚和醋酸乙酯
萃取物共650g上硅胶柱色谱分离,以三氯甲烷甲
醇20∶1~1∶1梯度洗脱,粗分成AG共7个部分。
B部分(28g)经硅胶柱(200~300目,500g)色
谱(石油醚丙酮,15∶1~1∶1)得到化合物 1(200
mg),2(400mg)和3(17g);D部分(48g)经硅胶
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柱(200~300目,1000g)色谱(石油醚丙酮,
10∶1~1∶1)得到混合物 D1(86g)和化合物 6(1
g)及7(17g),D1部分经 ODS柱分离(甲醇水,
40∶60~90∶10)得到化合物4(20mg,甲醇重结晶纯
化)和5(500mg);E部分(50g)经硅胶柱(200~
300目,1000g)色谱(石油醚丙酮,3∶1~1∶1)依次
得到化合物8(10mg),9(151mg)和10(28g);F
部分(20g)经硅胶柱(200~300目,500g)色谱(石
油醚丙酮,3∶1~1∶1)得到化合物11(800mg)和12
(10mg);G部分(10g)经硅胶柱(200~300目,200
g)色谱(石油醚丙酮,2∶1~1∶1)得到化合物 13
(580mg)。
3 结构鉴定
化合物1 白色粉末,mp175~176℃,ESIMS
m/z553[M+Na]+;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:
109,115,119,120,167,169(each3H,s,6
(CH3),353(1H,dd,J=115,42Hz,H3α),428
(1H,s,H15β),032,056(each1H,d,J=36Hz,
H19),084(3H,d,J=66Hz,H21),459(1H,d,
J=91Hz,H23),411(1H,s,H24),196(3H,s,
OAc25);13CNMR数据见表 1。以上数据与文献
[3]报道的25O乙酰基升麻醇一致。
化合物 2 白色粉末,ESIMSm/z511[M+
Na]+,487[M-H]-;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:
109,117,119,121,147,150(each3H,s,6×
CH3),354(1H,d,J=109Hz,H3α),428(1H,d,
J=82Hz,H15β),032,056(each1H,brs,H
19),085(3H,d,J=64Hz,H21),475(1H,d,
J=90Hz,H23),377(1H,s,H24);13CNMR数
据见表1。以上数据与文献[4]报道的升麻醇一致。
化合物 3 白色粉末,ESIMSm/z507[M+
Na]+,m/z523[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:362(1H,m,H3α),118,121,122,128,
133,134(each3H,s,6×CH3),101,199(each
1H,s,H19),103(3H,d,J=54Hz,CH321),375
(1H,s,H24);13CNMR数据见表1。以上数据与
文献[5]报道的升麻酮醇一致。
化合物 4 白色粉末,ESIMSm/z683[M+
Na]+,m/z698[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:083,088,099,130,134,144(each
3H,s,5×CH3),348(1H,dd,J=43,117Hz,H
3α),511(1H,s,H12α),213(3H,s,OAc12),
  表1 化合物1~3和8的13CNMR(C5D5N,150MHz)数据
No. 1 2 3 8
1 328 329 276 325
2 312 315 309 310
3 780 780 779 777
4 412 411 405 408
5 474 475 435 470
6 215 213 222 209
7 265 266 1155 260
8 489 487 1471 472
9 201 200 275 204
10 267 267 296 266
11 271 269 630 408
12 342 341 473 726
13 420 419 443 477
14 476 473 460 481
15 802 802 497 797
16 1125 1120 2185 1121
17 595 596 610 596
18 196 196 200 118
19 314 311 186 307
20 241 241 277 238
21 195 196 203 208
22 380 382 472 386
23 717 718 2056 715
24 868 902 657 898
25 832 710 606 708
26 223 254 182 254
27 235 261 245 268
28 119 118 275 116
29 263 264 263 260
30 150 149 138 146
COCH3 1702      
COCH3 215      
453(1H,dd,J=70Hz,H16),021,056
(each1H,d,J=40Hz,H19),092(3H,d,J=62
Hz,H21),371(1H,s,H24),483(1H,d,J=76
Hz,H1′);13CNMR见表2。以上数据与文献[6]报
道的26去羟基阿科特素一致。
化合物5 白色粉末,HRESIMSm/z6673813
[M+Na]+,计算值6673817;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:089,102,113,114,115,122and133
(each3H,s,7×CH3),530(1H,dd,J=39,91
Hz,H12),215(3H,s,OAc12),018,059(each
1H,d,J=40Hz,H19),485(1H,d,J=76Hz,H
1′);13CNMR见表2。以上数据与文献[7]报道的
类叶升麻苷 A一致,并通过1H1HCOSY,HMBC和
NOESY等2DNMR相关信息确定了该结构。
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表2 化合物4~7和9~13的13CNMR(C5D5N,150MHz)数据
No. 4 5 6 7 9 10 11 12 13
1 317 324 317 310 325 322 322 274 276
2 297 303 297 293 302 307 299 296 297
3 878 885 879 878 886 883 883 884 883
4 410 416 409 409 414 411 411 405 406
5 467 474 467 467 476 474 474 436 437
6 202 208 201 201 211 208 208 218 219
7 254 262 254 254 265 261 261 1152 1152
8 455 469 453 454 486 484 484 1470 1472
9 199 209 199 199 200 198 198 273 273
10 265 276 265 265 267 265 265 292 292
11 365 368 364 373 264 262 262 627 629
12 768 772 768 768 341 338 338 471 471
13 485 494 486 477 417 416 416 442 444
14 477 485 476 485 472 470 471 459 460
15 434 461 439 433 804 799 800 495 497
16 727 760 743 728 1123 1122 1117 2183 2184
17 562 523 560 562 599 592 593 609 613
18 132 131 132 133 195 193 194 198 201
19 292 305 296 297 309 307 307 184 185
20 257 260 230 257 239 236 239 275 274
21 207 248 211 207 194 193 193 201 203
22 365 1165 373 364 381 377 379 472 475
23 1056 1498 1057 1056 750 713 716 2054 2137
24 630 2008 622 632 867 876 900 656 840
25 630 354 620 653 1459 829 708 604 724
26 685 189 679 982 1130 220 252 181 257
27 135 189 140 133 182 237 255 243 274
28 193 212 194 193 119 116 116 274 279
29 257 261 253 257 257 255 269 257 258
30 151 157 150 151 155 152 152 143 144
1′ 1073 1080 1073 1072 1075 1073 1073 1073 1073
2′ 753 760 753 753 756 753 753 753 754
3′ 784 790 784 784 786 783 783 784 785
4′ 710 716 710 710 712 715 710 710 711
5′ 669 675 669 668 671 668 668 669 670
COCH3 1703 1711 1704 1704   1700      
COCH3 214 216 214 214   213      
  化合物 6 白色粉末,ESIMSm/z683[M+
Na]+,m/z698[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:083,088,098,124,151(each3H,s,5×
CH3),344(1H,m,3αH),215(3H,s,OAc12),
425(1H,dd,J=70Hz,H16),027,054(each
1H,d,J=40Hz,H19),095(3H,d,J=61Hz,H
21),391(1H,s,H24),483(1H,d,J=72Hz,H
1′)。13CNMR数据见表2。以上数据与文献[6]报
道的23表26去羟基阿科特素一致。
化合物7 白色粉末,C37H56O11,ESIMSm/z683
[M+Na]+,m/z699[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:078,100,129,135,177(each3H,s,5×
CH3),215(3H,s,OAc12),027,054(each1H,
d,J=40Hz,H19),095(3H,d,J=61Hz,H
21),566(1H,s,H27),483(1H,d,J=75Hz,H
1′);13CNMR数据见表2。以上数据与文献[8]报
道的阿科特素一致。
化合物 8 白色粉末,ESIMSm/z527[M+
Na]+;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:105,118,
124,145,150,151(each3H,s,6×CH3),040,
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064(each1H,d,J=40Hz,H19),139(3H,d,
J=60Hz,H21);13CNMR数据见表1。以上数据
与文献[9]报道的12β羟基升麻醇一致。
化合物 9 无色针晶,ESIMSm/z625[M+
Na]+;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:351(1H,dd,
J=114,44Hz,H3α),028,053(each1H,d,J=
38Hz,H19),084(3H,d,J=65Hz,H21),
106,114,120,132,183(each3H,s,5×CH3),
486(H,d,J=76Hz,H1′);13CNMR数据见表2。
以上数据与文献[8]报道的升麻苷E一致。
化合物10 白色粉末,mp225~227℃,ESIMS
m/z685[M+Na]+,701[M+K]+;1HNMR(C5D5N,
600MHz)δ:027,051(each1H,d,J=34Hz,H
19),083(3H,d,J=65Hz,H21),105,113,
118,131,166,168(each3H,s,6×CH3),483
(H,d,J=71Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以
上数据与文献[8]报道的(23R,24S)25O乙酰基
升麻醇3OβD吡喃木糖苷一致。
化合物11 白色粉末,mp260~262℃,ESIMS
m/z643[M+Na]+,619[M-H]-;1HNMR(C5D5N,
600MHz)δ:027,051(each1H,d,J=40Hz,H
19),084(3H,d,J=65Hz,H21),105,114,
118,130,146,149(each3H,s,6×CH3),485
(H,d,J=75Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以
上数据与文献[4]报道的(23R,24S)升麻醇3Oβ
D吡喃木糖苷一致。
化合物12 白色粉末,ESIMSm/z1255[2M+
Na]+,1267[2M+Cl]-,1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:113,119,129,132,133,139(each
3H,s,6×CH3),094,193(each1H,d,J=38Hz,
H19),101(3H,d,J=60Hz,H21),475(1H,d,
J=75Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以上数据
和文献[5]报道的升麻苷H1一致。
化合物 13 白色粉末,ESIMSm/z657[M+
Na]+,673[M+K]+,1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:
113,114,120,140,154,165(each3H,s,6×
CH3),092,194(each1H,d,J=31Hz,H19),
112(3H,d,J=60Hz,H21),487(1H,d,J=75
Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以上数据和文献
[5]报道的升麻苷H2一致。
4 化合物的抑制破骨细胞活性研究
4.1 溶液的配制 将分离得到的13个化合物分别
用DMSO溶解配制成浓度为100μmol·L-1的储备
液液,备用。
4.2 方法 从4~8星期小鼠(Jacksonlaboratory)
的长骨中分离得到骨髓细胞。骨髓细胞在 αMEM
培养基[含有质量分数为10%胎牛血清和质量浓度
为12g·L-1的巨噬细胞集落刺激因子(MCFS)]
中培养3d产生骨髓巨噬细胞(BMMs)。筛网过滤,
收集细胞悬液,移入96孔培养板内,各孔分别加入
10mg·L-1巨噬细胞集落刺激因子(MCFS)和质量
浓度100μg·L-1破骨细胞分化因子(RANKL)2种
细胞素以及10%胎牛血清,对比样中另外添加100
μmol·L-1配好的化合物溶液,把培养板置于 37
℃,体积分数为5%的CO2的培养箱中恒温培养,4d
后产生成熟的破骨细胞,观察记录抗酒石酸酸性磷
酸酶(TRAP)阳性多核巨细胞的(即破骨细胞)生
成数。
4.3 结果 从升麻中分离得到的13个化合物中有
4个具有抑制破骨细胞的活性:化合物10具有最佳
的抑制活性,其半数抑制剂量 IC50为5μmol·L
-1;
其次是化合物 2,7和 11,IC50分别为 25,42和 45
μmol·L-1;其他化合物没有活性,IC50均大于 100
μmol·L-1。
4.4 讨论 构效关系分析表明,具有抑制破骨细胞
活性的化合物多属于 cimigenol型环菠萝蜜烷三萜
(化合物10,2和11),只有1个化合物属于cimicifu
genin型三萜(化合物 7)。这与相关文献报道一
致[9],即cimigenol型三萜中的16,23;16,24二环氧
结构应该是有效的活性单元。但不同取代位置以及
取代基团与 cimigenol型三萜的抑制破骨细胞活性
之间的关系还有待进一步研究。
[致谢] 中国科学院华南植物园邱声祥博士提供活性
测试数据。
[参考文献]
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第34卷第15期
2009年8月
                           
Vol.34,Issue 15
 August,2009
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CycloartanetriterpenoidofCimicifugafoetida
DANChun1,LIANGJian2,ZHOUYan2,DINGLisheng2
(1.ColegeofMaterialsandChemistry&ChemicalEngineering,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;
2.ChengduInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041,China)
[Abstract] Objective:TostudycycloartanetriterpenoidofCimicifugafoetidaandtheirosteoclastinhibitionactivity.Method:
Thecompoundswereisolatedandpurifiedbynormalandreversedphasecolumnchromatographicmethods.Structureswereidentified
byspectroscopicanalyses.Theirosteoclastinhibitionactivitywasthenstudied.Result:Thirteencycloartanetriterpenoidswereisolated
fromtherhizomesofC.foetidaandwerecharacterizedas25Oacetylcimigenol(1),cimigenol(2),cimicidanol(3),26deoxy
actein(4),asiaticosideA(5),23epi26deoxyactein(6),actein(7),12βhydroxycimigenol(8),cimisideE(9),(23R,24S)
25Oacetylcimigenol3OβDxylopyranoside(10),(23R,24S)cimigenol3OβDxylopyranoside(11),cimicifugosideH1(12)
andcimicifugosideH2(13).Conclusion:Compound5wasisolatedfromthisgenusforthefirsttime,compound7wasisolatedfirstly
fromtheplantandcompound2,7,10and11exhibitosteoclastinhibitionactivity.
[Keywords] Cimicifugafoetida;cycloartanetriterpenoid;osteoclastinhibionactivity
[责任编辑 王亚君]
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