全缘叶蓝刺头化学成分研究

2018-02-25木尼热艾兰汗波拉提马卡比力邹忠梅

信阳师范学院学报（自然科学版） 2018年1期

裴迪，木尼热·艾兰汗，波拉提·马卡比力，张涛，邹忠梅*

(1.新疆大学生命科学与技术学院，新疆乌鲁木齐 830046；2.新疆师范大学生命科学学院，新疆乌鲁木齐 830054；3.新疆维吾尔自治区药物研究所，自治区哈萨克医药研究所，新疆乌鲁木齐 830004；4.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所，北京 100193 )

0 引言

菊科蓝刺头属(EchinopsL.) 植物在全世界约有120余种，广泛分布于南欧、北非和中亚地区，我国约有19种，主要分布于东北、西北等地区[1]. 蓝刺头属植物是世界传统医药的常用药材，在我国中医及民族医药中均有所使用. 在中医药中，禹州漏芦是一种传统中药，从《中国药典》1995年版起，到 2015 年版等版本均收录华东蓝刺头E.grijsiiHance及蓝刺头E.latifoliusTaush.的干燥根作为禹州漏芦入药. 在蒙医药中，驴欺口E.latifoliusTaush.的头状花序做药用，主治骨折，骨热，刺痛，疮疡；在维吾尔医药中，新疆蓝刺头E.ritroL. 用于治疗腮腺炎、乳腺炎等；在哈萨克医药中，蓝刺头E.sphaerocephalusL.全草(含根)入药，主治乳腺炎，腮腺炎，痛疮，肿痛[2]. 研究表明，蓝刺头属植物主要含有噻吩、黄酮、萜类(三萜和倍半萜)、生物碱、甾体、脂肪酸及芳香类，此外还有木脂素、内酯、酰胺及香豆素等化学成分[3，4]，具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗菌杀虫、保肝、降血糖等多种药理活性[5，6]，具有良好的开发前景.

我国蓝刺头属植物化学成分研究最多的是华东蓝刺头E.grijsiiHance及蓝刺头E.latifoliusTaush.，在新疆分布的12种中，化学成分的研究主要集中于砂蓝刺头E.gmelinii Turcz.、硬叶蓝刺头E.ritroL.、蓝刺头E.sphaerocephalusL.及大蓝刺头E.talassicusGolosk等，其中全缘叶蓝刺头E.integrifoliusKar. et Kir.主要分布于新疆的青河、富蕴、福海、阿勒泰、布尔津、哈巴河等县市，还分布于俄罗斯西伯利亚、哈萨克斯坦北部、蒙古西部[1]. 有报道全缘叶蓝刺头应用于高血压治疗[7]. 2013年之前国内外关于全缘叶蓝刺头化学成分及药理活性的研究几乎没有，自2013年始，陆续有Senejoux F、孟繁桐、Makabel B等对其全株及地上部分进行化学成分研究，Karimov U对其根进行初步的化学成分研究，共分离到约31个化合物，其中约23个为首次从蓝刺头属中分离得到，包括有蓝刺头属前人没有分到的酰胺类、苯醌类和香豆素类[7-11]. 因此，本文对全缘叶蓝刺头的根进行化学成分研究.

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

仪器：Bruker AVANCE III500型核磁共振仪，德国Bruker公司；JY02S型紫外分析仪，北京君意设备有限公司；X6型显微熔点测定仪，北京泰克仪器有限公司；LTQ Orbitrap XL spectrometer 质谱仪，美国Thermo公司；EYELA N-1100V-WD型旋转蒸发仪，日本东京理化器械株式会社；真空隔膜泵，德国ILMVAC公司；SHB-B型循环水式真空泵，郑州长城科工贸有限公司；LC3000高效液相色谱仪，北京创新通恒科技有限公司.

试剂：薄层色谱硅胶(GF254)和柱色谱硅胶(60～100目、100～200目、200～300目及300～400目)均为青岛海洋化工有限公司产品；Sephadex LH-20 ，瑞典GE Health care公司；高效液相用甲醇为色谱甲醇，天津赛孚瑞科技有限公司. 其余试剂均为分析纯，北京化工厂.

材料：药材来源为2011年7月采自新疆阿勒泰，由新疆阿勒泰地区药品检验所巴哈尔古丽·黄尔汗鉴定为全缘叶蓝刺头(EchinopsintegrifoliusKar. et Kir.).

1.2 提取与分离

植物化学研究过程中，使用不同体积分数的乙醇将化学成分从植物样品中提取(溶解)出来，然后采用不同极性的溶剂将提取出的化学成分萃取为几个部分，实现化学成分的初步分离. 根据极性不同，采用硅胶柱层析，将每个部分继续分离为不同极性段，然后再经过反复硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、重结晶及制备薄层色谱等分离手段将化学成分分离并最终纯化. 对于一些中高极性的化学成分，可使用高效液相进行分离纯化.

将全缘叶蓝刺头的干燥根6.6 kg粉碎后，依次用10倍量体积分数95%、50% 的乙醇各提取2次，合并提取液，滤过，滤液减压浓缩干燥后得浸膏568 g. 浸膏加蒸馏水适量混悬，依次用石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯及正丁醇进行萃取，得到石油醚部位81 g，乙酸乙酯部位34 g. 取石油醚萃取物80 g进行硅胶柱色谱，石油醚-乙酸乙酯(100∶10～0∶1)梯度洗脱，得到A～J共9个组分. Fr.D进行硅胶柱色谱，石油醚-乙酸乙酯(100∶0～1∶1)梯度洗脱，得到5个组分(Fr.D1～D5)，Fr.D3经制备薄层色谱纯化得到化合物1(3 mg). Fr.G进行硅胶柱色谱，石油醚-丙酮(100∶0～3∶1)梯度洗脱，得到6个组分(Fr.G1～G6)，Fr.G2再经反复的硅胶柱色谱纯化得到化合物2(11 mg)，Fr.H进行硅胶柱色谱，石油醚-乙酸乙酯(100∶0～0∶1)梯度洗脱得到5个组分(Fr.H1～H5)，Fr.H3以石油醚-乙酸乙酯(100∶0～0∶1)梯度洗脱及重结晶得到化合物3(105 mg). 乙酸乙酯萃取物进行硅胶柱色谱，二氯甲烷-甲醇(100∶0～0∶1)梯度洗脱，得到K～Q共7个组分. Fr.K经Sephadex LH-20及半制备HPLC等纯化得到化合物4(8 mg)和化合物5(3 mg)，Fr.L经Sephadex LH-20得到3个组分(Fr.L1～L3)，Fr.L2进行硅胶柱色谱，石油醚-丙酮(10∶1～0∶1)梯度洗脱后经半制备HPLC等度洗脱制备得到化合物6(12 mg). Fr.M经Sephadex LH-20得到3个组分(Fr.M1～M3)，Fr.M2进行硅胶柱色谱，二氯甲烷-甲醇(25∶1～0∶1)梯度洗脱得到3个组分(Fr.M21～M23)Fr.M22经Sephadex LH-20及半制备HPLC等纯化得到化合物7(6 mg).

2 结果与讨论

2.1 结构鉴定

化合物1：黄色粉末，Tmp207 ℃～209 ℃，紫外灯365 nm下显橘黄色荧光.1H-NMR (500 MHz, Chloroform-d)谱显示有12个质子信号：低场区δ: 12.32 (1H, s, -OH), 12.13 (1H, s, -OH)推测是和同一羰基缔合的两个苯环上的羟基质子信号，δ: 7.38 (1H, d,J= 2.5 Hz, H-5), 6.69 (1H, d,J= 2.5 Hz, H-7)推测是苯环上两个间位偶合的氢质子信号，δ: 7.63 (1H, br.s, H-4), 7.09 (1H, br.s, H-2)推测是两个互为间位的氢质子信号，δ: 3.94 (3H, s, -OCH3)推测是连接在苯环上的甲氧基质子信号，δ: 2.45 (3H, s, -CH3)是连接在苯环上的甲基质子信号；13C NMR (125 MHz, Chloroform-d)谱显示16个碳信号：苯环区含14个碳信号：δ: 190.8 (C-9), 182.1 (C-10), 166.5 (C-6), 165.2 (C-1), 162.5 (C-8), 148.5 (C-3), 135.3 (C-11), 133.2 (C-14), 124.5 (C-2), 121.3 (C-4), 113.7 (C-13), 110.3 (C-12), 108.2 (C-5), 106.8 (C-7), 其中δ: 190.8, 182.1 为羰基碳信号，说明是蒽醌类化合物，δ: 166.5,165.2及162.5是苯环上连氧碳信号，验证了上述两个羟基一个甲氧基取代的推断，δ: 56.1为甲氧基碳信号，δ: 22.2为甲基碳信号，综合上述信息，将以上波谱数据与文献[12]报道的大黄素甲醚对照，基本一致，故鉴定化合物1为大黄素甲醚.

化合物2：黄色粉末.1H-NMR (500 MHz, Chloroform-d) 谱中δ: 5.20 (1H, br.s, H-15a), 5.05 (1H, br.s, H-15b), 4.86 (1H, s, H-14a), 4.77 (1H, s, H-14b)为烯氢质子信号，δ: 4.03 (1H, t,J= 9.6 Hz, H-6)为连氧碳上的质子信号，δ: 1.16 (3H, d,J= 7.8 Hz, H-13)为甲基质子信号，其他质子信号δ: 2.89 (1H, m, H-1), 2.82 (1H, t,J= 9.0 Hz, H-5), 2.67 (1H, m, H-11)；13C-NMR (125 MHz, Chloroform-d)谱中δ: 180.1 (C-12)为羰基碳信号，δ: 151.9 (C-4), 150.2 (C-10), 111.8 (C-14), 109.5 (C-15)为烯碳信号，δ: 85.3 (C-6)为连氧碳信号，δ: 37.6 (C-8), 32.6 (C-9), 30.2 (C-3), 29.8 (C-2)为环烷烃亚甲基碳信号，δ: 11.5 (C-13)为甲基碳信号，其他碳信号：δ: 52.3 (C-7), 47.1 (C-1), 45.0 (C-5), 39.5 (C-11)，综合上述信息，将以上波谱数据与文献[13]报道的(+)-11α,13-二氢去氢木香内酯对照，基本一致，故鉴定化合物2为(+)-11α,13-二氢去氢木香内酯.

化合物3：白色针状结晶(二氯甲烷)，Tmp165 ℃～167 ℃，TLC遇10%硫酸乙醇(105 ℃)显紫红色. Liebermann-Burchard反应呈阳性. 与豆甾醇标准品在三个溶剂系统下共薄层Rf值相同，且混合熔点不下降，故鉴定化合物3为豆甾醇.

化合物4：淡黄色结晶(甲醇)，Tmp226 ℃～227 ℃，紫外灯254 nm及365 nm下有蓝色荧光，初步推测可能为香豆素类化合物.1H-NMR (500 MHz, Methanol-d4) 谱中δ: 7.84 (1H, d,J= 9.4 Hz, H-4), 6.18 (1H, d,J= 9.4 Hz, H-3)为香豆素基本骨架3,4位质子信号峰，δ: 7.45 (1H, d,J= 8.5 Hz, H-5), 6.79 (1H, dd,J= 8.5, 2.2 Hz, H-6), 6.71 (1H, d,J= 2.2 Hz, H-8)为ABX 偶合系统的苯环质子信号. HR-ESI-MS (pos.):m/z163.0387 [M+H]+，说明其分子量为162. 综合上述信息，将以上波谱数据与文献[14]报道的7-羟基香豆素对照，基本一致，故鉴定化合物4为7-羟基香豆素.

化合物5：淡黄色结晶(甲醇)，Tmp203 ℃～204 ℃,紫外灯254 nm及365 nm下有蓝色荧光，初步推测可能为香豆素类化合物.1H-NMR (500 MHz, Methanol-d4) 谱中δ: 7.85 (1H, d,J= 9.4 Hz, H-4),6.19 (1H, d,J= 9.4 Hz, H-3)为香豆素基本骨架3,4位质子信号峰，δ: 7.10 (1H, s, H-5), 6.76 (1H, s, H-8)为两个孤立氢信号峰，δ: 3.90 (3H, s, 6-OCH3) 为甲氧基氢信号峰. HR-ESI-MS (pos.):m/z215.0314 [M+Na]+，说明其分子量是192. 综合上述信息，将以上波谱数据与文献[15]报道的东莨菪素对照，基本一致，故鉴定化合物5为东莨菪素.

化合物6：白色结晶(甲醇)，Tmp213 ℃～214 ℃,紫外灯254 nm下有暗斑，365 nm下无荧光，10%硫酸乙醇(105 ℃)不显色.1H-NMR (500 MHz, Methanol-d4) 谱中δ: 7.88 (2H, d,J= 8.4 Hz, H-2,6), 6.82 (2H, d,J= 8.4 Hz, H-3,5)为对位取代苯环的特征信号；13C-NMR (125 MHz, Methanol-d4)谱中δ: 170.2 (-COOH)为羧基碳信号，δ: 163.3 (C-4), 133.0 (C-2,6), 122.8 (C-1), 116.0 (C-3,5) 为6个芳香碳信号，综合上述信息，将以上波谱数据与文献[16]报道的对羟基苯甲酸对照，基本一致，故鉴定化合物6为对羟基苯甲酸.

化合物7：白色粉末，Tmp206 ℃～207 ℃，紫外灯365 nm下有蓝色荧光.1H- NMR (500 MHz, Methanol-d4) 谱中δ: 7.90 (1H, d,J= 9.5 Hz, H-4), 6.29 (1H, d,J= 9.5 Hz, H-3)为香豆素基本骨架3,4位质子信号峰，δ: 7.57 (1H, d,J= 9.2 Hz, H-5), 7.09 (1H, d,J= 9.0 Hz, H-6), 7.08 (1H, s, H-8)为苯环上的质子信号，δ: 5.04 (1H, d,J= 7.5 Hz, H-1')为葡萄糖基上的端基质子信号，δ: 3.91 (1H, dd,J= 12.1, 2.3 Hz, H-6'a), 3.71 (1H, dd,J= 12.0, 5.7 Hz, H-5'), 3.46 ～3.55 (3H, m, H-2', 3', 6'b), 3.38～3.42 (1H, m, H-4')为葡萄糖基上的质子信号；13C-NMR (125 MHz, Methanol-d4) 谱中δ: 163.1 (C-2)为羰基碳信号，δ: 162.2 (C-7), 156.7 (C-9), 145.6 (C-4), 130.4 (C-5), 115.3 (C-6), 115.2 (C-10), 114.3 (C-3), 105.0 (C-8)为四对双键碳信号，δ: 101.9 (C-1'), 78.4 (C-3'), 77.9 (C-5'), 74.8 (C-2'), 71.3 (C-4'), 62.5 (C-6') 为葡萄糖基上的六个碳信号，综合上述信息，将以上波谱数据与文献[17]报道的茵芋苷对照，基本一致，故鉴定化合物7为茵芋苷.

2.2 讨论

化合物1具有多种药理作用，文献报道主要涉及对缺血、缺氧脑损伤或缺血-再灌注脑损伤的神经保护活性，其化学修饰后的衍生物也具有抗肿瘤活性[18]. 化合物2为倍半萜内酯，天然来源的倍半萜内酯在菊科植物中分布最为广泛，其中有些化合物具有抗肿瘤等多种生物活性，陈进军等[19]研究表明二氢去氢木香内酯在高浓度(100 μmol/L)下对人子宫颈癌细胞和人脑胶质瘤细胞的增殖具有中等程度的抑制作用. 化合物4、5和7为香豆素类化合物，在蓝刺头属植物中，均只在该种被发现，因其具有多种生物活性及荧光性能而被广泛应用在医药、燃料和光学材料领域；化合物5具有抗肿瘤、防治高尿酸血症、抗炎、镇痛、降血压及解痉等广泛的药理活性，由于其天然来源量低，价格昂贵，故而有人工合成以用于深入研究[20]；化合物7具有治疗肾功能不全方面的活性，与Benazepril和Losartan等进口、价格昂贵及毒副作用较大等治疗肾功能不全的药物具有相似功效，但是其在植物中含量有限，提取分离成本高，薛清春等[21]设计并实现了其的化学合成.