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Decomposition reaction of lipo-alkaloids in Kusnezoff Monkshood Root under high temperature and pressure

草乌中脂类生物碱在高温高压条件下的分解反应



全 文 :草乌中脂类生物碱在高温高压条件下的分解反应
辛杨1,刘志强2,盛伟3,王淑敏1
(1.长春中医药大学,吉林 长春 130117;
2.中国科学院 长春应用化学研究所 新药研究室,吉林 长春 130022;
3.长春市二道区人民医院,吉林 长春 130031)
[摘要] 目的:分析高温高压条件下草乌中脂类生物碱的变化。方法:利用高温高压提取草乌中生物碱,利用电喷雾质
谱法对提取前后的脂类生物碱进行检测分析。结果:脂类生物碱在高温高压条件下发生分解反应,生成相应的水解型生物
碱。结论:利用电喷雾质谱法可以简便、快速地获得脂类生物碱分解前后的分子离子信息,直观的分析分解产物的生物碱类
别,为研究脂类生物碱与其他类型生物碱之间的相互转化提供新的方法。
[关键词] 草乌;脂类生物碱;分解反应
[收稿日期] 20080217
[基金项目] 中国科学院知识创新工程项目(KGCX2SW21306)
[通信作者] 王淑敏,教授。Tel:(0431)86175204,Email:minshuw
@sina.com.cn
[作者简介] 辛杨,2006级硕士研究生,研究方向:中药质量控制及
标准化研究
  草乌为毛茛科乌头属植物北乌头 Aconitumkus
nezofiReichb.的干燥块根,含有生物碱类,有机酸,
糖类[1]和挥发油[2]等成分。草乌中的生物碱是其
主要药效物质基础,按结构分为五类:双酯类、三酯
类、单酯类、胺醇类和脂类生物碱,其中双酯类和三
酯类生物碱毒性最强,但双酯类生物碱在碱性或加
热条件下会分解反应,生成水解型单酯类生物碱和
热解型单酯类生物碱以及胺醇类生物碱,毒性大大
降低。也有报道三酯类生物碱在一定条件下会与脂
肪酸发生酯交换反应生成脂类生物碱[3],但脂类生
物碱的分解反应未见报道。本研究主要利用电喷雾
质谱分析检测草乌在高温高压煎煮过程中脂类生物
碱的化学反应。
1 仪器与试药
LCQ型电喷雾质谱仪(美国 Finnign公司)。草
乌购于呼和浩特市药店,经王淑敏教授鉴定为 A.
kusnezofi的干燥根。试剂均为分析纯。
2 方法
2.1 质谱条件 毛细管温度200℃;喷雾电压45
kV;离子透镜补偿电压5V;碰撞能20% ~24%;鞘
气(氮气)流速40arb;毛细管电压 -7V;注射泵流
速5μL·min-1。
2.2 乙醇提取液的制备 取草乌10g,加50mL无
水乙醇超声提取3次,合并3次提取液,用甲醇稀释
100倍,利用电喷雾质谱仪检测,结果见图1。
图1 草乌乙醇提取液的电喷雾质谱
2.3 高压提取液的制备 取草乌10g,加10倍量
水,在120℃下煎煮提取3次,每次1h,合并3次提
取液,取少量用甲醇稀释后进行电喷雾质谱检测,结
果见图2。
图2 草乌高压提取液的电喷雾质谱
2.4 高压提取后药渣中生物碱的电喷雾质谱检测
 将2.3提取后的草乌药渣清洗干净,置于低温干燥
箱中干燥后,按2.2项下方法制备药渣提取液,用甲
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醇稀释100倍,利用电喷雾质谱检测,结果见图3。
图3 高压提取后药渣中生物碱的电喷雾质谱
2.5 脂类生物碱部位分解前后的电喷雾质谱检测
将经乙醇提取、有机溶剂纯化得到的川乌脂类生物碱
部位,见图4;用无水乙醇溶解脂类生物碱部位,再用
水稀释后置于120℃下煎煮,分别在煎煮1,3h时取
少量用甲醇稀释后进行电喷雾质谱检测,结果见图
5,6。
图4 川乌脂类生物碱部位质谱
3 结果与讨论
乌头类生物碱结构骨架见图7,文中相关生物碱
结构见表1。
图5 川乌脂类生物碱部位120℃煎煮1h后质谱
图6 川乌脂类生物碱部位120℃煎煮3h后质谱
图7 乌头类生物碱结构骨架
表1 相关生物碱结构
生物碱类型 生物碱名称 R1 R2 R3 R4 [M+H]+
双酯类生物碱 乌头碱 Et OH Acetyl H 646
  10羟基中乌头碱 Me OH Acetyl H 648
  3去氧乌头碱 Et H Acetyl H 630
脂类生物碱 8亚油酰苯甲酰乌头原碱 Et OH Lino H 866
  8棕榈酰苯甲酰乌头原碱 Et OH Pal H 842
  8亚油酰苯甲酰次乌头原碱 Me H Lino H 836
  8棕榈酰苯甲酰次乌头原碱 Me H Pal H 812
  8亚油酰苯甲酰中乌头原碱 Me OH Lino H 852
  8棕榈酰苯甲酰中乌头原碱 Me OH Pal H 828
  8亚油酰10羟基苯甲酰乌头原碱 Et OH Lino OH 882
单生酯物类碱 水解型苯甲酰次乌头原碱 Me H OH H 574
  水解型苯甲酰乌头原碱 Et OH OH H 604
  水解型苯甲酰中乌头原碱 Me OH OH H 590
  热解型去乙酰乌头碱 Et OH H H 586
  水解型去乙酰次乌头碱 Me H H H 556
胺醇类生物碱 乌头原碱 Et OH OH H 500
  中乌头原碱 Me OH OH H 486
  次乌头原碱 Me HO H H 470
  注:Lino亚油酰基,Pal棕榈酰基;去乙酰乌头碱:8位与15位间形成双键,10羟基中乌头碱:10位比乌头碱多一个羟基;胺醇类生物碱:14位
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均为羟基取代。
  图1表明,草乌生药中含有双酯类生物碱(乌头
碱、3去氧乌头碱、10羟基中乌头碱),脂型生物碱(8
亚油酰苯甲酰乌头原碱、8棕榈酰苯甲酰乌头原碱)
及少量热解型单酯类生物碱(去乙酰乌头碱)。
图2表明,草乌高温高压煎煮液中已检测不到
双酯类及脂类生物碱,仅含有水解型单酯类生物碱
(苯甲酰乌头原碱)。双酯型生物碱峰的消失是由
于其在高温条件下不稳定,完全分解为单酯类生物
碱,但也不排除其发生酯交换反应生成脂类生物碱
而留在药渣中未被提出。至于草乌中原本含有的脂
类生物碱,由于其脂溶性较强,可能留在药渣中,也
可能是发生分解反应,生成了相应的双酯类或单酯
类生物碱。
为探明脂类生物碱的去向,对煎煮后的草乌药
渣进行了进一步的研究。图3表明,高温高压提取
后的草乌药渣中已检测不到脂类生物碱,结合以上
推测,说明脂类生物碱并不是未被提出,而一定是发
生了分解反应(包括水解反应和热解反应)。
为进一步研究脂类生物碱的分解反应,将从川
乌中提取纯化得到的脂类生物碱部位进行了同样的
处理(由于川乌中含有的脂类生物碱含量较高,并
且种类较多,故选择用川乌中的脂类生物碱部位验
证前面的结论)。图4是未经高温高压处理的脂类
生物碱部位电喷雾质谱图。图5,6是脂类生物碱经
过高温高压处理后的电喷雾质谱图,与图4相比,出
现了大量 m/z604、m/z590和 m/z574,其中 m/z
590分子离子作为基峰被检测;图6与图5相比,出
现了胺醇类生物碱(水解单酯型生物碱的分解产
物),说明脂类生物碱的分解反应程度与煎煮时间
有关。通过分子量可以初步推断脂类生物碱煎煮液
中的m/z604为苯甲酰乌头原碱,为证实 m/z604
确为苯甲酰乌头原碱,需对其串联质谱进行研究
(图8),并与苯甲酰乌头原碱的串联质谱(图9)进
行比较,结果二者二、三级串联质谱相同,说明 m/z
604确为苯甲酰乌头原碱,也就是说脂类生物碱与
双酯类生物碱的水解产物相同。按同理推断 m/z
590与m/z574分别为苯甲酰中乌头原碱、苯甲酰次
乌头原碱。
为确定生成的水解单酯型生物碱与脂类生物碱的对
应关系,由产物结构推反应物,产物m/z604的  
图8 脂类生物碱煎煮液中m/z604的二级串联质谱(a),三级串联质谱(b)
图9 苯甲酰乌头原碱的二级串联质谱(a),三级串联质谱(b)
  来源一定是 8亚油酰苯甲酰乌头原碱(m/z 866)或是8棕榈酰苯甲酰乌头原碱(m/z842),下
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图10 脂类生物碱混合物中m/z866的二级串联质谱(a),三级串联质谱(b)
图11 乌头碱的二级串联质谱(a),三级串联质谱(b)
为确定生成的水解单酯型生物碱与脂类生物碱的对
应关系,由产物结构推反应物,产物m/z604的中生
物碱类型,可以说明草乌中脂类生物碱在高温高压
煎煮过程中发生了分解反应,分解反应以水解反应
为主。脂类生物碱转化为水解型单酯类生物碱的示
意图见图12。
图12 脂类生物碱水解反应示意图
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  草乌等乌头属植物中的生物碱按结构分为五种
类型,且各类型的药理作用不尽相同,通过本实验可
知脂类生物碱可向单酯类生物碱转化,那么在提取
和炮制此类中药过程中就可以获得单一类型的生物
碱为目标,从而得到临床应用更有针对性的中药提
取物或者炮制品。同时本实验利用电喷雾质谱法简
便、快速地获得了脂类生物碱分解前后的分子量信
息,直观的分析了分解产物的生物碱类别,为研究脂
类生物碱与其他类型生物碱之间的相互转化提供了
新方法。
[参考文献]
[1] 孙玉军,陈彦,吴佳静,等.草乌多糖的分离纯化和组成性质研
究[J].中国药学杂志,2000,35(11):731.
[2] 赵英永,等.草乌中挥发油化学成分的研究[J].中成药,2007,
29(4):588.
[3] 王勇,宋凤瑞,刘志强,等.草乌花煎煮过程中三酯型乌头生物
碱的酯交换反应[J].中草药,2006,37(8):1156.
DecompositionreactionoflipoalkaloidsinKusnezoff
MonkshoodRootunderhightemperatureandpressure
XINYang1,LIUZhiqiang2,SHENGWei3,WANGShumin1
(1.ChangchunUniversityofTraditionalChineseMedicine,Changchun130117,China;
2.LaboratoryofNewDrugResearch,ChangchunlnstituteofAppliedChemistry,ChineseAcademyofSciences,
Changchun130022,China;3.People'sHospitalofEr'daoDistrictofChangchun,Changchun130031,China)
[Abstract] Objective:ToanalyzethetransformationoflipoalkaloidsintheKusnezofMonkshoodRootunderhightemperature
andpressure.Method:HightemperatureandpressurewasappliedtoextractalkaloidsinKusnezofMonkshoodRoot,andESIMSwas
adoptedtodetecttheunprocessedandtheprocessedlipoalkaloids.Result:Thelipoalkaloidsweredecomposedunderhightempera
tureandpressure,alsoproducedthecorespondinghydrolyzingalkaloids.Conclusion:Theinformationofmolecularionofthecompo
nentsanddecomposedonescanbeacquiredconvenientlyandquicklybyapplyingESIMSandthetypesofalkaloidscomingfromthe
decomposedlipoalkaloidscanbeindentifiedintuitionisticly,alsocanprovidenewwayforresearchingthemutualtransformationofal
typesofalkaloids.
[KeyWords] KusnezofMonkshoodRoot;lipoalkaloids;decompositionreaction
[责任编辑 王亚君]
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