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25O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)25O乙酰基升麻醇3OβD吡喃木糖苷(10),(23R,24S)升麻醇3OβD吡喃木糖苷
(11),升麻苷H1(12)和升麻苷H2(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] 20090203
[通信作者] 但春,Tel:(028)81904272,Email: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 CheracleifoliaKom.,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
XRC1型显微熔点仪(温度计未校正);Bruker
AV600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
(Cosmosil75C18OPN)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AG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(17g);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 D1(86g)和化合物 6(1
g)及7(17g),D1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(28g);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℃,ESIMS
m/z553[M+Na]+;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:
109,115,119,120,167,169(each3H,s,6
(CH3),353(1H,dd,J=115,42Hz,H3α),428
(1H,s,H15β),032,056(each1H,d,J=36Hz,
H19),084(3H,d,J=66Hz,H21),459(1H,d,
J=91Hz,H23),411(1H,s,H24),196(3H,s,
OAc25);13CNMR数据见表 1。以上数据与文献
[3]报道的25O乙酰基升麻醇一致。
化合物 2 白色粉末,ESIMSm/z511[M+
Na]+,487[M-H]-;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:
109,117,119,121,147,150(each3H,s,6×
CH3),354(1H,d,J=109Hz,H3α),428(1H,d,
J=82Hz,H15β),032,056(each1H,brs,H
19),085(3H,d,J=64Hz,H21),475(1H,d,
J=90Hz,H23),377(1H,s,H24);13CNMR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,ESIMSm/z507[M+
Na]+,m/z523[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:362(1H,m,H3α),118,121,122,128,
133,134(each3H,s,6×CH3),101,199(each
1H,s,H19),103(3H,d,J=54Hz,CH321),375
(1H,s,H24);13CNMR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,ESIMSm/z683[M+
Na]+,m/z698[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:083,088,099,130,134,144(each
3H,s,5×CH3),348(1H,dd,J=43,117Hz,H
3α),511(1H,s,H12α),213(3H,s,OAc12),
表1 化合物1~3和8的13CNMR(C5D5N,150MHz)数据
No. 1 2 3 8
1 328 329 276 325
2 312 315 309 310
3 780 780 779 777
4 412 411 405 408
5 474 475 435 470
6 215 213 222 209
7 265 266 1155 260
8 489 487 1471 472
9 201 200 275 204
10 267 267 296 266
11 271 269 630 408
12 342 341 473 726
13 420 419 443 477
14 476 473 460 481
15 802 802 497 797
16 1125 1120 2185 1121
17 595 596 610 596
18 196 196 200 118
19 314 311 186 307
20 241 241 277 238
21 195 196 203 208
22 380 382 472 386
23 717 718 2056 715
24 868 902 657 898
25 832 710 606 708
26 223 254 182 254
27 235 261 245 268
28 119 118 275 116
29 263 264 263 260
30 150 149 138 146
COCH3 1702
COCH3 215
453(1H,dd,J=70Hz,H16),021,056
(each1H,d,J=40Hz,H19),092(3H,d,J=62
Hz,H21),371(1H,s,H24),483(1H,d,J=76
Hz,H1′);13CNMR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,HRESIMSm/z6673813
[M+Na]+,计算值6673817;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:089,102,113,114,115,122and133
(each3H,s,7×CH3),530(1H,dd,J=39,91
Hz,H12),215(3H,s,OAc12),018,059(each
1H,d,J=40Hz,H19),485(1H,d,J=76Hz,H
1′);13CNMR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1H1HCOSY,HMBC和
NOESY等2DNMR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13CNMR(C5D5N,150MHz)数据
No. 4 5 6 7 9 10 11 12 13
1 317 324 317 310 325 322 322 274 276
2 297 303 297 293 302 307 299 296 297
3 878 885 879 878 886 883 883 884 883
4 410 416 409 409 414 411 411 405 406
5 467 474 467 467 476 474 474 436 437
6 202 208 201 201 211 208 208 218 219
7 254 262 254 254 265 261 261 1152 1152
8 455 469 453 454 486 484 484 1470 1472
9 199 209 199 199 200 198 198 273 273
10 265 276 265 265 267 265 265 292 292
11 365 368 364 373 264 262 262 627 629
12 768 772 768 768 341 338 338 471 471
13 485 494 486 477 417 416 416 442 444
14 477 485 476 485 472 470 471 459 460
15 434 461 439 433 804 799 800 495 497
16 727 760 743 728 1123 1122 1117 2183 2184
17 562 523 560 562 599 592 593 609 613
18 132 131 132 133 195 193 194 198 201
19 292 305 296 297 309 307 307 184 185
20 257 260 230 257 239 236 239 275 274
21 207 248 211 207 194 193 193 201 203
22 365 1165 373 364 381 377 379 472 475
23 1056 1498 1057 1056 750 713 716 2054 2137
24 630 2008 622 632 867 876 900 656 840
25 630 354 620 653 1459 829 708 604 724
26 685 189 679 982 1130 220 252 181 257
27 135 189 140 133 182 237 255 243 274
28 193 212 194 193 119 116 116 274 279
29 257 261 253 257 257 255 269 257 258
30 151 157 150 151 155 152 152 143 144
1′ 1073 1080 1073 1072 1075 1073 1073 1073 1073
2′ 753 760 753 753 756 753 753 753 754
3′ 784 790 784 784 786 783 783 784 785
4′ 710 716 710 710 712 715 710 710 711
5′ 669 675 669 668 671 668 668 669 670
COCH3 1703 1711 1704 1704 1700
COCH3 214 216 214 214 213
化合物 6 白色粉末,ESIMSm/z683[M+
Na]+,m/z698[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:083,088,098,124,151(each3H,s,5×
CH3),344(1H,m,3αH),215(3H,s,OAc12),
425(1H,dd,J=70Hz,H16),027,054(each
1H,d,J=40Hz,H19),095(3H,d,J=61Hz,H
21),391(1H,s,H24),483(1H,d,J=72Hz,H
1′)。13CNMR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,ESIMSm/z683
[M+Na]+,m/z699[M+K]+;1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:078,100,129,135,177(each3H,s,5×
CH3),215(3H,s,OAc12),027,054(each1H,
d,J=40Hz,H19),095(3H,d,J=61Hz,H
21),566(1H,s,H27),483(1H,d,J=75Hz,H
1′);13CNMR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,ESIMSm/z527[M+
Na]+;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:105,118,
124,145,150,151(each3H,s,6×CH3),040,
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064(each1H,d,J=40Hz,H19),139(3H,d,
J=60Hz,H21);13CNMR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,ESIMSm/z625[M+
Na]+;1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:351(1H,dd,
J=114,44Hz,H3α),028,053(each1H,d,J=
38Hz,H19),084(3H,d,J=65Hz,H21),
106,114,120,132,183(each3H,s,5×CH3),
486(H,d,J=76Hz,H1′);13CNMR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℃,ESIMS
m/z685[M+Na]+,701[M+K]+;1HNMR(C5D5N,
600MHz)δ:027,051(each1H,d,J=34Hz,H
19),083(3H,d,J=65Hz,H21),105,113,
118,131,166,168(each3H,s,6×CH3),483
(H,d,J=71Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以
上数据与文献[8]报道的(23R,24S)25O乙酰基
升麻醇3OβD吡喃木糖苷一致。
化合物11 白色粉末,mp260~262℃,ESIMS
m/z643[M+Na]+,619[M-H]-;1HNMR(C5D5N,
600MHz)δ:027,051(each1H,d,J=40Hz,H
19),084(3H,d,J=65Hz,H21),105,114,
118,130,146,149(each3H,s,6×CH3),485
(H,d,J=75Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以
上数据与文献[4]报道的(23R,24S)升麻醇3Oβ
D吡喃木糖苷一致。
化合物12 白色粉末,ESIMSm/z1255[2M+
Na]+,1267[2M+Cl]-,1HNMR(C5D5N,600
MHz)δ:113,119,129,132,133,139(each
3H,s,6×CH3),094,193(each1H,d,J=38Hz,
H19),101(3H,d,J=60Hz,H21),475(1H,d,
J=75Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以上数据
和文献[5]报道的升麻苷H1一致。
化合物 13 白色粉末,ESIMSm/z657[M+
Na]+,673[M+K]+,1HNMR(C5D5N,600MHz)δ:
113,114,120,140,154,165(each3H,s,6×
CH3),092,194(each1H,d,J=31Hz,H19),
112(3H,d,J=60Hz,H21),487(1H,d,J=75
Hz,H1′);13CNMR数据见表2。以上数据和文献
[5]报道的升麻苷H2一致。
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 αMEM
培养基[含有质量分数为10%胎牛血清和质量浓度
为12g·L-1的巨噬细胞集落刺激因子(MCFS)]
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(MCFS)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。
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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.foetidaandwerecharacterizedas25Oacetylcimigenol(1),cimigenol(2),cimicidanol(3),26deoxy
actein(4),asiaticosideA(5),23epi26deoxyactein(6),actein(7),12βhydroxycimigenol(8),cimisideE(9),(23R,24S)
25Oacetylcimigenol3OβDxylopyranoside(10),(23R,24S)cimigenol3OβDxylopyranoside(11),cimicifugosideH1(12)
andcimicifugosideH2(13).Conclusion:Compound5wasisolatedfromthisgenusforthefirsttime,compound7wasisolatedfirstly
fromtheplantandcompound2,7,10and11exhibitosteoclastinhibitionactivity.
[Keywords] Cimicifugafoetida;cycloartanetriterpenoid;osteoclastinhibionactivity
[责任编辑 王亚君]
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第34卷第15期
2009年8月
Vol.34,Issue 15
August,2009