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Exclusive control substance of Radix Stephaniae Tetrandrae

粉防己专属性对照物质的研究



全 文 :粉防己专属性对照物质的研究
刘莹1,2,邓安臖1,李喜凤2,李志宏1,杜冠华1,秦海林1
(1.中国医学科学院 北京协和医学院 药物研究所 中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室,
北京 100050;2.河南中医学院,河南 郑州 450008)
[摘要] 目的:扩展中草药专属性对照物质(CSPD)的研究;建立粉防己的专属性对照物质并归属其核磁共振氢谱(1H
NMR)和高效液相色谱(HPLC)特征信号,用于粉防己药材基源鉴定和质量控制。方法:采用规范化的程序获取粉防己专属性
对照物质并测定其1HNMR和HPLC图谱;通过硅胶柱色谱法分离粉防己专属性对照物质化学成分,鉴定各单体化合物的结
构,实现1HNMR和HPLC图谱的解析。结果:所分析的9个不同来源的粉防己样品中,8个样品的专属性对照物质的1HNMR
和HPLC图谱有很好的重现性和特征性;另有1个样品与其他样品存在主要成分相对含量的差异。从粉防己专属性对照物质
中分得粉防己碱、防己诺林碱、tetrandrine2′Nβoxide,tetrandrine2′Nαoxide,(+)荷包牡丹碱、荷包牡丹酮和腺嘌呤等7个
成分,经波谱分析鉴定了结构。粉防己专属性对照物质的1HNMR和HPLC图谱主要显示粉防己碱和防己诺林碱等双苄基异
喹啉生物碱的特征信号。结论:粉防己专属性对照物质的1HNMR和 HPLC图谱反映了其主要活性成分的结构和整体组成,
适用于其基源鉴定和质量评价。
[关键词] 粉防己;专属性对照物质;整体化学特征;1HNMR;HPLC
[收稿日期] 20090105
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30630073);科技部科技基础
性工作专项重点项目(2007FY130100)
[通信作者] 秦海林,Tel:(010)83172503,Email:qinhailin@
imm.ac.cn
  粉防己 RadixStephaniaeTetrandrae是《中国药
典》收载常用中药品种,来源于防己科千金藤属
Stephania植物粉防己 StephaniatetrandraS.Moore
的干燥根;其味苦辛,性寒,有祛风除湿、利尿通淋的
功用[12]。该植物在我国主要分布于浙江、安徽、福
建、湖南、江西、广西、广东、海南和台湾等南方省区。
有关粉防己化学成分,据文献报道主要是双苄基异
喹啉生物碱,并含有原小檗碱型、吗啡烷型和菲类生
物碱,代表性成分为粉防己碱和防己诺林碱,其他成
分含量较低[34];其中,粉防己碱具有显著的拮抗
Ca2+通道作用,还显示出调节心血管功能紊乱、抗肿
瘤和抗炎等方面的作用[5]。在粉防己药材的质量
控制方面,《中国药典》以组织学和薄层色谱法为手
段,通过描述其显微特征以及检测粉防己碱和防己
诺林碱的TLC斑点达到鉴别粉防己药材基源的目
的,并用HPLC方法测定粉防己药材中粉防己碱的
含量,限定其含量不得低于16%,是目前控制粉防
己药材质量的量化指标。这些手段在实际应用中获
得了很好的效果。作为开展中草药专属性分析研究
的系列内容之一,为达到建立获取中草药专属性对
照物质的规范化操作程序的目标,本文在前文[6]的
研究基础上,对收集的9个市售粉防己样品按已建
立的规范化程序制备其专属性对照物质,测定并分
析其1HNMR和HPLC图谱。在研究粉防己专属性
对照物质化学成分并分离鉴定7个化合物的基础
上,通过与主要生物碱成分的图谱比较完成了1H
NMR和HPLC图谱中各特征信号的解析。
1 材料
Mercury300NMR波谱仪;Agilent1200型高效
液相色谱(HPLC)仪,配有 DAD检测器,四元低压
梯度泵、在线脱气装置、自动进样器;ChemStation工
作站(Agilent科技有限公司);Agilent1100型 LC/
MSDTrapSL型质谱仪。甲醇(天津市永大化学试
剂开发中心)和乙腈(J&KCHEMICALLTD)为色谱
纯;水为纯净水(杭州娃哈哈集团有限公司);三乙
胺(国药集团化工有限公司)为分析纯;其余试剂
(北京化工厂)均为分析纯。
粉防己样品于2007年11月购自国内不同市场,
经中国医学科学院药物研究所马林副研究员按传统
生药学方法鉴定均为防己科千金藤属植物粉防己S
tetrandra的干燥根。标本存放于中国医学科学院药
物研究所天然药物化学研究室。
2 专属性对照物质的获取和1HNMR波谱的测定
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取干燥的各粉防己样品50g,粉碎,以95%乙
醇水浴回流提取1h,滤取提取液,药渣再用95%乙
醇水浴回流提取05h,滤取提取液,与第1次提取
液合并,回收乙醇至溶液体积约90mL,加水至醇浓
度约为80%,用石油醚萃取3次(3×100mL);将醇
溶液回收溶剂至无醇味,加水调至约100mL溶解,
用醋酸乙酯萃取3次(3×100mL),合并醋酸乙酯
萃取液;水层再用正丁醇萃取2次(2×100mL),合
并正丁醇萃取液。
将醋酸乙酯萃取液先用5%碳酸氢钠水溶液萃
取3次(3×100mL),再用水萃取 2次(2×100
mL);醋酸乙酯溶液用无水硫酸钠脱水,减压回收醋
酸乙酯并蒸发至干,得对照物质A(CSPDA)。将正
丁醇萃取液先用5%碳酸氢钠水溶液萃取3次(3×
100mL),再用水萃取2次(2×100mL),合并正丁
醇溶液,用无水硫酸钠脱水,减压回收正丁醇,并蒸
发至干,得对照物质B(CSPDB)。
将各样品 CSPD B溶于氘代二甲基亚砜
(DMSOd6,995%)中,在NMR波谱仪上测定其
1H
NMR波谱。由于粉防己 CSPDA得率很小,且图谱
特征性不强,本文未做进一步分析。
3 专属性对照物质的HPLC分析
色谱条件:CosmosilC18柱(46mm×250mm,5
μm);流动相 甲醇乙腈水55∶20∶25(含0075%三
乙胺);检测波长242nm;流速10mL·min-1;柱温
25℃,进样量10μL。
样品和纯品的测定:取约5mg粉防己CSPDB,
用甲醇溶解并定容至10mL,用045μm的滤膜过
滤得样品溶液。取此溶液10μL,注入高效液相色
谱仪,记录得样品色谱图。
分别取粉防己碱和防己诺林碱纯品各约2mg,
用甲醇溶解,并定容至2mL,用045μm的滤膜过
滤得对照品溶液。取此溶液适量,注入HPLC仪,记
录得纯品色谱图。
4 粉防己专属性对照物质化学成分的分离
将粉防己药材20kg,按上述专属性对照物质的
获取程序处理,得到CSPDB部分55g。此部分通过
200~300目硅胶进行柱色谱分离,以三氯甲烷甲醇
(100∶0~0∶100)进行梯度洗脱,经薄层(硅胶GF254)
色谱检视,合并相同洗脱部分,得到8个组分(Fr.1~
Fr.8)。从Fr.1(洗脱剂体积分数为50∶1)部分析出
棕红色结晶为化合物1;Fr.2(洗脱剂体积分数为50∶
1)部分经硅胶柱色谱,三氯甲烷甲醇梯度洗脱(100∶
0~25∶1),得到组分 Fr.21(100∶0~100∶1),Fr.22
(50∶1)和Fr.23(25∶1)。Fr.23部分析出化合物2;
Fr.21部分再经硅胶柱色谱,三氯甲烷洗脱,再经
SephadexLH20凝胶柱色谱,三氯甲烷甲醇1∶1洗
脱,得到化合物3。Fr.4(洗脱剂体积分数为25∶1)部
分经硅胶柱色谱,三氯甲烷甲醇洗脱(50∶1),重结晶
得到化合物4;Fr.5(洗脱剂体积分数为15∶1)部分经
硅胶柱色谱,三氯甲烷甲醇洗脱(25∶1),得化合物5;
Fr.6(洗脱剂体积分数为10∶1)部分经硅胶柱色谱,三
氯甲烷甲醇洗脱(15∶1),得化合物6;Fr.8(洗脱剂体
积分数为5∶1)部分采用硅胶柱色谱,三氯甲烷甲醇
洗脱(15∶1),结合SephadexLH20凝胶柱色谱,采用
三氯甲烷甲醇1∶1洗脱,分离得化合物7。
5 结果与讨论
通过分析上述各化合物的MS和 NMR数据,并
与文献报道的各化合物的数据比较鉴定7个化合物
分别为荷包牡丹酮(1)[7],粉防己碱(2)[8],(+)荷
包牡丹碱(3)[9],防己诺林碱(4)[10],腺嘌呤
(5)[11],tetrandrine2′Nαoxide(6)[12],tetrandrine
2′Nβoxide(7)[13]。其中,化合物1,3,5为首次从
粉防己中分离得到。化合物2,4结构式见图1。
图1 化合物2,4结构式
  对所研究的9个不同来源的粉防己样品 CSPD
B的1HNMR波谱进行比较分析,结果表明,其中8
个样品的波谱图特征非常相似,有很好的一致性
(表1)。典型样品的1HNMR波谱图如图2所示。
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表1 粉防己CSPDB1HNMR图谱的基本数据(CDCl3,300MHz)
基本数据
/δ
河南
辉县
天津
福建
福州
安徽
合肥
湖南
长沙
山东
济南
江苏
南京
江西
樟树
信号类型c
776 -a - - - +b + + - brs,C4的OH7
743 + + + + + + + + brd,J=81Hz,C2和C4的H14′
706 + + + + + + + + dd,J=84,21Hz,C2和C4的H13′
690 + + + + + + + + d,J=84Hz,C2的H13
689 + + + + + + + + d,J=84Hz,C4的H13
675 + + + + + + + + brd,J=81Hz,C2的H10′
671 + + + + + + + + NDd,C4的H13二重峰高场一侧的信号
666 + + + + + + + + dd,J=81,24Hz,C2和C4的H11′
660 + + + + + + + + s,C2的H5′
655 + + + + + + + + s,C4的H5′
638 + + + + + + + + s,C2的H5
634 + + + + + + + + ND
629 + + + + + + + + dd,J=84,21Hz,C2的H14
591 + + + + + + + + s,C2的H8′
588 + + + + + + + + s,C4的H8′
387 + + + + + + + + dd,J=102,54Hz,C2和C4的H1′
379 + + + + + + + + s,C2的12OCH3
377 + + + + + + + + s,C4的12OCH3
366 + + + + + + + + s,C2的6OCH3
364 + + + + + + + + s,C4的6OCH3
349 + + + + + + + + d,J=96Hz,C2和C4的H1
327 + + + + + + + + s,C2的6′OCH3
323 + + + + + + + + s,C4的6′OCH3
301 + + + + + + + + s,C2的7OCH3
249 + + + + + + + + s,C2和C4的2′NCH3
216 + + + + + + + + s,C2的2NCH3
214 + + + + + + + + s,C4的2NCH3
  注:a(-)表示未检测到相应信号;b(+)表示检测到相应信号;cC2.化合物2,C4.化合物4;dND表示信号分辨不清晰。
图2 粉防己CSPDB的1HNMR图谱
(河南辉县市售样品,300MHz,DMSOd6)
通过与分离得到的标准品的1HNMR波谱比
较,可见粉防己CSPDB的1HNMR波谱的特征信号
主要是其双苄基异喹啉生物碱的特征信号的叠加,
且其中主要的脂肪族氢、烷氧基氢、烷氮基氢和芳香
族氢的信号可以被明确归属到对应的单体化合物。
粉防己碱和防己诺林碱的氢谱信号在波谱图中最
强。与粉防己碱和防己诺林碱单体化合物的1H
NMR波谱图相对应,粉防己 CSPDB的1HNMR波
谱图的共振信号由主要集中在高场区δ214~387
的脂肪族氢、烷氧基氢和烷氮基氢和低场区 δ
588~776的芳香族氢和酚羟基氢信号组成,其中,
粉防己碱和防己诺林碱的1HNMR特征信号在
CSPDB的1HNMR波谱图中可得到明确的归属,构
成了粉防己CSPDB的1HNMR波谱图的基本数据。
当分辨清晰时,可以指认波谱图中的特征共振信号:
在低场区,δ776(brs)的共振信号与化合物4的7
位酚羟基的信号一致,但由于测试1HNMR波谱图
时所用溶剂含水分的不同,该羟基信号并非在所有
样品中显示,这一点也进一步证实其为羟基氢信号;
δ743(brd,J=81Hz),706(dd,J=84,21
Hz),666(dd,J=81,24Hz)分别对应化合物
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2和4分子结构中14′,13′和11′位芳香质子的信号,
因为这两个化合物结构相似,仅7位的取代基稍有
不同,因此,这3个芳香质子分别在各自分子中所处
的化学环境比较接近,信号巧合而两两重叠,这一点
与标准品在 DMSOd6中的
1HNMR波谱图一致;δ
690(d,J=84Hz),675(brd,J=81Hz),660
(s),638(s),629(dd,J=84,21Hz)和591(s)
分别与化合物2的13,10′,5′,5,14和8′位的芳香质
子信号的化学位移一致,δ689(d,J=84Hz),
655(s)和588(s)分别与化合物4的13,5′和8′
位的芳香质子信号的化学位移一致,而 δ671的较
弱的宽信号与化合物4的分子中13位质子的偶合
常数为J=84Hz的宽二重峰的高场一侧的信号对
应,其低场一侧的信号被掩埋在化合物2的较强的
13位质子的信号中。另外,在上述芳香区,化合物4
的5,10和14位质子信号相互叠加,并与化合物2
的10位质子信号也叠加在一起,不能得到分辨,这
一点与化合物4的纯品的1HNMR图谱的特征也一
致。
  在δ214~387的脂肪族氢、烷氧基氢和烷氮
基氢区域,有多个氧甲基和氮甲基的共振信号,这些
甲基分辨清晰,峰形特征,易于辨认;其中,δ379
(s),366(s),327(s),301(s)和216(s)分别与
化合物2的12,6,6′和7位氧甲基以及2位氮甲基
的共振信号一致,由于化合物2在上述8个粉防己
样品CSPDB中的含量显著高于化合物4,因此,上
述甲基信号在波谱图中更加突出。δ377(s),364
(s),323(s)和214(s)分别与化合物4的12,6和
6′位氧甲基以及2位氮甲基的质子信号完全一致,
信号强度低于化合物2的甲基信号;化合物2和4
的2′位氮甲基的质子由于巧合而均在 δ249显示
共振峰,并与溶剂 DMSOd6的信号叠加在一起。除
上述甲基的特征共振信号外,δ387(dd,J=102,
54Hz)与化合物2和4的1′位次甲基质子共振信
号一致,可以认定是2个化合物1′位质子的共同贡
献。δ349(d,J=96Hz)也可清晰分辨,它是化合
物2和4的1位质子信号的叠加,其峰形与偶合常
数也与纯品化合物的波谱图一致。在高场区其余的
亚甲基信号基本都是化合物2和4的3位、4位、3′
位、4′位、α位和 α′位亚甲基的质子信号所贡献,由
于这些信号叠加严重,因此不能逐一指认,但从宏观
图形上可认为是其他分辨清晰信号的衬托。
采用 HPLC方法比较了上述 9个粉防己样品
CSPDB中主要生物碱成分的异同。在方法学中,分
别对检测波长、流动相的组成和比例、洗脱方式等进
行了优化,并考察了所确定的测定方法的精密度、重
现性和稳定性。HPLC分析结果表明,在本研究所
采用的色谱条件下,粉防己 CSPDB中的主要生物
碱成分均在 20min内被洗脱并获得很好的分离,典
型样品的HPLC图谱见图3;与1HNMR分析结果相
对应,9个样品中,8个具有一致的1HNMR波谱图
特征的样品的HPLC图谱在色谱信号的组成方面也
具有很好的一致性;宏观上具有明显特征的信号出
现在9~19min,这8个样品均在此范围内显示出相
同的2个主要信号,经与对照品在相同的色谱条件
下比较,确认在约10min的信号是化合物4,而在约
16min的信号是化合物2。没有检测到前述分离鉴
定的其他单体成分所对应的色谱信号,但观察到了
部分样品在176min或185min的2个微量成分
的微弱信号。为了进一步归属色谱信号,并确证粉
防己CSPDB中其他可能的成分或其可能性质,本
文开展了粉防己CSPDB的 HPLCMS分析,结果给
出了色谱信号1~4分别对应的准分子离子信号m/
z609[M+H]+和631[M+Na]+,623[M+H]+和
645[M+Na]+,607[M+H]+和629[M+Na]+以
及607[M16+H]+和623[M+H]+;信号1和2与
化合物4和2的相对分子质量一致,进一步证实了
对粉防己 CSPDB的1HNMR数据和 HPLC信号的
归属,而信号3和4也分别与粉防己中已报道的生
物碱Dehatrine及其氧化物的相对分子质量一致,由
于没有分离到该化合物,因此还不能从HPLCMS所
给出的化合物的相对分子质量准确确定所对应化合
物的结构。但是,上述分析结果表明了粉防己CSPD
B中所含双苄基异喹啉生物碱与1HNMR分析结果
的一致性。
图3 粉防己CSPDB的HPLC图(河南辉县市售样品)
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  以各样品粉防己碱的色谱峰面积作为参考,在
具有相似直观图形的8个样品中,化合物4相对于
化合物2的峰面积比在0210~0338,分别为:河
南辉县0338,合肥0305,南京0273,济南0250,
福州 0289,长沙 0233,天津 0277,樟树 0210。
虽然8个样品CSPDB中化合物2和4的相对含量
存在上述差异,但是,2个化合物对应的色谱信号是
粉防己样品共有的显著特征,因此,其与粉防己药材
的CSPDB的1HNMR图谱一样,也可作为粉防己药
材的原植物基源鉴定的基本数据。在实际工作中可
以根据具体条件选择应用1HNMR或 HPLC方法达
到表达粉防己CSPDB的整体化学特征的目的。
本研究还采集到浙江金华的粉防己药材,从
形态和组织学鉴别上,其与别的样品没有区别,
但是,宏观上,其 CSPDB的1HNMR(图 4)和
HPLC(图5)图谱的整体特征与前述其他样品的
图谱存在着差异,表明其在特征成分及其相对组
成方面有别于前述样品。对其进行仔细的分析,
结果表明,其 CSPDB的1HNMR和 HPLC图谱实
际上也显示出双苄基异喹啉生物碱的特征信号,
且主要的成分也分别是化合物 2和 4。与其他 8
个样品的区别是其1HNMR和 HPLC图谱上化合
物2的相对含量低于化合物 4,1HNMR图谱上,
上述对应于化合物 2的信号强度低于对应化合
物4的信号,HPLC图谱中化合物 4相对于化合
物2的峰面积比为 1215∶1,并且除化合物 2和
4的信号外,可观测到 HPLC的 624min以前的
其他成分的明显的信号。该样品与其他样品的
差异的原因目前并不明确,是否与生长环境有
关或与炮制加工、贮藏有关还有待于进一步研
究;但是,应用本文方法直观而方便地检测到
这种差异的存在,并结合已经开展的系列研究
中,观测到有些中药材的 CSPD的化学成分在相
对组成方面与产地有密切关系,并通过1HNMR
和 HPLC图谱得到直观反映(笔者的研究工作已
经证实,一些同基源中药材,由于生长环境不同,
其主要成分的相对含量可以显示出明显的差异,
这种差异可以通过该方法达到清晰表达,如安徽
亳州产白芍与四川中江产白芍的区别),就更进
一步说明了该方法在鉴定中药材基源和评价中
药材质量方面的实际应用价值。
图4 金华市售粉防己CSPDB的1HNMR波谱图
(300MHz,DMSOd6)
图5 金华市售粉防己CSPDB的HPLC图
本文没能从粉防己 CSPDB的 HPLC色谱图中
检测到所分离鉴定的其他5个化学成分,分析其原
因,应主要与各化合物在样品中的含量相差悬殊、有
些成分含量极低、以及所采用的色谱分离条件有关;
在本文色谱条件下,含量较低的化合物又因检测灵
敏度受到限制而响应值更低,给出了极小的信号,有
些微量成分的信号甚至被完全掩盖,对样品的宏观
图形没有显著性影响,因此不作为粉防己药材原植
物基源鉴定的基本数据。
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(11):1989.
ExclusivecontrolsubstanceofRadixStephaniaeTetrandrae
LIUYing1,2,DENGAnjun1,LIXifeng2,LIZhihong1,ZHANGJinlan1,DUGuanhua1,QINHailin1
(1.InstituteofMateriaMedica,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalColege,KeyLaboratoryof
BioactiveSubstancesandResourcesofChineseHerbalMedicine,MinistryofEducation,Beijing100050,China;
2.HenanColegeofTraditionalChineseMedicine,Zhengzhou450008,China)
[Abstract] Objective:Todevelopthesystemfortheexclusivecontrolsubstanceofplantdrug(CSPD)intraditionalChinese
herbalmedicines(TCHM),thispaperinvestigatedthe(CSPD)ofRadixStephaniaeTetrandraeaswelasitsprotonnuclearmagnetic
resonance(1HNMR)andhighperformanceliquidchromatography(HPLC)analyticalmethodsforthepurposeoforiginalidentifica
tionandqualitycontrolofthecrudedrug.Method:TheCSPDsandtheir1HNMRandHPLCprofilesofRadixStephaniaeTetrandrae
wereobtainedbystandardizedprocedure.ChemicalcomponentswereisolatedfromtheCSPDbysilicagelcolumnchromatography.The
assignmentsofthecharacteristicsignalsin1HNMRandHPLCprofileswereachievedonthebasisofelucidationoftheisolatesstruc
tures.Result:Forninesamplesfromthediferentsourcesinthispaper,the1HNMRandHPLCprofilesfromeightsourceshadwon
derfulreproducibilityandcharacteristics,andtheothergavediferencescomparedwiththeeightsamplesinthesignalstrengthofthe
maincomponents.Furthermore,sevencompoundswereisolatedfromCSPDandtheirchemicalstructureswereauthenticatedbyspectral
analysisastetrandrine,fangchinoline,tetrandrine2′Nβoxide,tetrandrine2′Nαoxide,dicentrine,dicentrinone,andadenine,re
spectively.The1HNMRandHPLCprofilesoftheCSPDofRadixStephaniaeTetrandraeshowedmainlythecharacteristicsignalsofthe
bisbenzylisoquinolinealkaloidsisolatedinthiswork.Conclusion:The1HNMRandHPLCprofilesoftheCSPDofRadixStephaniae
Tetrandraeexhibitthestructuresandtotalcompositionofthemainactiveconstituentsinit,andcanbeusedforitsoriginalidentification
andqualityevaluation.
[Keywords] RadixStephaniaeTetrandrae;controlsubstanceforplantdrug;totalchemicalcharacteristics;1HNMRanalysis;
HPLCanalysis
[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