姜黄石油醚部位的化学成分研究

都文文,宋成武

1.焦作市人民医院,焦作 454000;2. 华中科技大学同济医学院药学院,武汉 430074 ;3. 湖北中医药大学药学院,武汉 430065

姜黄是姜科姜黄属植物CurcumalongaL.的干燥根茎。其味辛、苦,性温、无毒。始载于《新修本草》[1],主产地位于四川、云南、台湾、福建等地[2]。姜黄是我国常用的传统中药,药食同源,具有通经止痛、活血行气之功效,同时它还可作为香料、色素、调味品、杀虫剂以及染料等[3]。姜黄的药理活性广泛,主要有效成分为姜黄素类化合物和挥发油,其挥发油的主要成分为单萜类和倍半萜类化合物。现代药理研究表明,姜黄挥发油具有抗凝血、调血脂、止咳平喘、止痛、抗炎、抗肿瘤等作用[4-8]。为了进一步研究姜黄的化学物质基础,为临床应用提供科学依据,本文用传统柱色谱层析技术以及高效液相制备色谱技术从姜黄石油醚部位中分离鉴定出10个化合物,其中化合物4首次从姜黄属植物中分离得到,化合物9为新的天然产物。

1 仪器与试药

1.1 仪器

TRipleyTOF 5600质谱仪(美国AB SCIEX);UltiMate U3000戴安高效液相色谱仪,Dionex-P680半制备高效液相色谱仪,Welch Ultimate XB-C18分析型色谱柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm)和Welch Ultimate XB-C18半制备型色谱柱(250 mm×10 mm, 5 μm);AM-400型核磁共振仪(德国Bruker公司)。

1.2 试药

姜黄于2011年12月采自四川乐山和广东高要,经湖北中医药大学生药教研室陈科力教授鉴定为姜黄(CurcumalongaL.)的根茎,存放于华中科技大学同济医学院药学院(标本号201112);色谱级甲醇购自国药集团化学试剂有限公司;其余所用有机试剂均为分析纯,购自武汉格奥化学技术有限公司;薄层色谱硅胶(GF254)和柱色谱硅胶(100～200目和200～300目)均购自青岛海洋化工有限公司。

2 方法与结果

2.1 提取与分离

取姜黄根茎30 kg,干燥后粉碎,用体积分数为80%的乙醇浸泡后加热回流提取3次,每次3 h,合并提取液,减压浓缩回收溶剂,得总浸膏4.5 kg。浸膏加水分散,依次用石油醚、乙酸乙酯萃取,分别减压浓缩后得到石油醚部位550 g、乙酸乙酯部位550 g和水部位2.65 kg。

取石油醚萃取部位500 g,用100～200目硅胶柱层析进行分离,以石油醚-乙酸乙酯(100∶1、95∶5、9∶1、8∶2、7∶3、1∶1、1∶100)梯度洗脱,合并后得到7个流份(Fr-1～Fr-7)。Fr-1经200～300目硅胶柱层析进一步分离,以石油醚-乙酸乙酯(1∶0、200∶1、100∶1、90∶1、80∶1、50∶1、25∶1、10∶1、8∶1、5∶1、2∶1、1∶1、0∶1)梯度洗脱,得到22个流份(Fr-1-1～Fr-1-22)。Fr-1-4经薄层硅胶柱分离,以石油醚-乙酸乙酯(1∶0、80∶1、50∶1、20∶1、10∶1、5∶1、1∶1、0∶1)梯度洗脱,得到化合物1(600 mg)。Fr-1-9经薄层硅胶柱分离,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脱,合并得4个流份(Fr-1-9-1～Fr-1-9-4)。Fr-1-9-3经半制备高效液相(甲醇∶水=75∶25)分离得到化合物2(11 mg)。Fr-1-10经薄层硅胶柱分离,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脱,得到化合物3(1 g)。 Fr-1-17经薄层硅胶柱分离,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脱,合并得15个流份(Fr-1-17-1～Fr-1-17-15)。Fr-1-17-9经半制备高效液相(甲醇∶水=50∶50)分离得到化合物4(4 mg)。Fr-1-17-12经半制备高效液相(甲醇∶水=60∶40)分离得到化合物5(180 mg)。Fr-1-17-14经半制备高效液相(甲醇∶水=50∶50)分离得到化合物6(15 mg)。Fr-1-22经薄层硅胶柱分离,以石油醚-乙酸乙酯(100∶1、80∶1、70∶1、50∶1、20∶1、10∶1、8∶1、5∶1、2∶1、1∶1、1∶100)梯度洗脱,得到12个流份(Fr-1-22-1～ Fr-1-22-12)。Fr-1-22-10经硅胶色谱柱,半制备高效液相(甲醇∶水=50∶50)分离得到化合物7(300 mg)。Fr-3(57 g)经200～300目硅胶柱层析进一步分离,以石油醚-乙酸乙酯(1∶0、80∶1、50∶1、25∶1、10∶1、5∶1、2∶1、1∶1、0∶1)梯度洗脱,得到13个流份(Fr-3-1～Fr-3-13)。Fr-3-4反复重结晶得化合物8(10 g)。Fr-3-6经薄层硅胶柱分离,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脱,合并得13个流份(Fr-3-6-1～Fr-3-6-13)。Fr-3-6-8经薄层硅胶进一步分离,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脱,合并得5个流份(Fr-3-6-8-1～Fr-3-6-8-5)。Fr-3-6-8-3经半制备高效液相(甲醇∶水=50∶50)分离得到化合物9(15 mg)。Fr-3-6-12经薄层硅胶分离,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脱,合并得15个流份(Fr-3-6-12-1～Fr-3-6-12-15)。Fr-3-6-12-4经薄层硅胶进一步分离,以石油醚-乙酸乙酯(1∶1)洗脱,得化合物10(140 mg)。

2.2 结构鉴定

化合物1无色油状物,易溶于甲醇和氯仿,分子式为C15H22。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.25(3 H,d,J=6.9 Hz,H-14),1.56(3 H,s,H-15),1.61(2 H,m,H-8),1.67(3 H,s,H-13),1.91(2 H,m,H-9),2.35(3 H,s,H-12),2.68(1 H,m,H-7),5.12(1 H,m,H-10),7.09(2 H,d,J=8.2 Hz,H-2,6), 7.12(2 H,d,J=8.2 Hz,H-3,5)。13C-NMR(101 MHz,CDCl3)δC:144.67(C-1), 126.90(C-2,6),128.96(C-3,5),135.14(C-4),39.03(C-7),38.48(C-8),26.19(C-9), 124.58(C-10),131.36(C-11),17.67(C-12),25.72(C-13),20.99(C-14), 22.48(C-15)。以上数据与文献[9]报道一致,故鉴定该化合物为姜黄烯。

化合物2黄色油状物,易溶于甲醇和氯仿,分子式为C15H22O。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.63(3 H,s,J=9.2 Hz,H-14),1.87(3 H,s,H-12),2.12(3 H,s,H-13),2.21(3 H,s,H-15),2.63(1 H,m,H-6b),2.71(1 H,m,H-6a),3.25(1 H,m,H-7),5.39(H,brs,H-3),6.04(1 H,s,H-10),6.06(2 H,d,H-8,10)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:44.47(C-1),30.29(C-2),120.08(C-3),133.83(C-4),30.33(C-5),27.73(C-6),161.83(C-7),124.22(C-8),192.11(C-9),126.45(C-10),154.15(C-11),27.37(C-12),17.50(C-13),23.42(C-14),20.54(C-15)。以上数据与文献[10]报道一致,故鉴定该化合物为E-α-atlantone。

化合物3淡黄色油状物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+H]+217.158 8(calcd. 217.158 7),分子式为C15H20O。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.25(3 H,d,J=6.9 Hz,H-14),1.87(3 H,s,H-13),2.13(3 H,s,H-12),2.33(3 H,s,H-15),2.64(1 H,dd,J=15.7,8.3 Hz,H-8a),2.70(1 H,dd,J=15.7,8.3 Hz,H-8b),3.30(1 H,m,H-7),6.04(1 H,s,H-10),7.10(4 H,brs,H-2,3,5,6)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:143.70(C-1),126.67(C-2,6),129.10(C-3,5),135.54(C-4),35.30(C-7),52.69(C-8),199.85(C-9),124.11(C-10),155.03(C-11),20.69(C-12),27.62(C-13),20.97(C-14),21.99(C-15)。以上数据与文献[11]报道一致,故鉴定该化合物为芳姜黄酮。

化合物4无定形粉末,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+H]+235.169 1(calcd. 235.169 3),分子式为C15H22O2,不饱和度为5。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:0.93(3 H,d,J=6.7 Hz,H-14),1.77(3 H,s,H-15),1.89(3 H,s,H-13),2.02(1 H,m,H-1),2.10(1 H,m,H-7),2.14(3 H,s,H-12),2.16(1 H,m,H-7a),2.32(1 H,m,H-7b),2.20(1 H,m,H-6b),2.45(1 H,m,H-6a),2.25(1 H,m,H-8b),2.49(1 H,m,H-8a),6.05(1 H,brs,H-10),6.75(1 H,d,J=3.7 Hz,H-3)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:40.31(C-1),30.36(C-2,6),145.08(C-3),135.38(C-4),200.03(C-5),40.90(C-6),33.00(C-7),48.56(C-8),200.23(C-9),124.00(C-10),155.68(C-11),20.76(C-12),27.68(C-13),16.35(C-14),15.64(C-15)。以上数据与文献[12]中报道一致,故鉴定为2-methyl-6-(4-methyl-5-one-3-cyclohexen)-2-hepten-4-one。该化合物首次从该属植物中分离得到。

化合物5淡黄色油状物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+H]+221.153 6(calcd. 221.153 6),分子式为C14H20O2,不饱和度为5。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:0.93(3 H,d,J=10.3 Hz,H-14),1.90(3 H,s,H-13),2.14(3 H,s,H-12),2.38(1 H,m,H-7),2.13(1 H,m,H-6b),2.45(1 H,m,H-6a),2.30(1 H,m,H-8b),2.345(1 H,m,H-8a),2.34(1 H,m,H-5b),2.49(1 H,m,H-5a),2.52(1 H,m,H-1),6.01(1 H,dd,J=10.2,2.1 Hz,H-3),6.05(1 H,m,H-10),6.83(1 H,dt,J=10.2,1.9 Hz,H-2)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:40.65(C-1),154.29(C-2),130.01(C-3),199.68(C-4),37.37(C-5),24.22(C-6),32.68(C-7),48.21(C-8),199.81(C-9),123.81(C-10),156.09(C-11),20.80(C-12),27.73(C-13),16.55(C-14)。以上数据与文献[13]报道一致,故鉴定该化合物为2-methyl-6-(2-cyclohexen-4-one)-2-hepten-4-one。

化合物6无色油状物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS [M+H]+235.169 0(calcd. 235.169 3),分子式为C15H22O2。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:0.89(3 H,d,J=5.9 Hz,H-14),1.51(1 H,m,H-6b),1.89(3 H,s,H-12),1.90(1 H,m,H-6a),2.12(3 H,s,H-13),2.22(1 H,m,H-8b),2.24(1 H,m,H-7),2.44(1 H,m,H-8a),2.48(1 H,m,H-1),4.41(1 H,t,J=3.5 Hz,H-5),4.95(1 H,s,H-15a),5.05(1 H,s,H-15b),5.76(1 H,brd,J=10.0 Hz,H-2),6.05(1 H,s,H-10),6.12(1 H,d,J=2.3,10.0 Hz,H-3)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:35.68(C-1),133.69(C-2),127.03(C-3),144.83(C-4),69.30(C-5),31.61(C-6),32.74(C-7),48.55(C-8),200.63(C-9),123.99(C-10),155.36(C-11), 27.68(C-12),20.73(C-13),16.63(C-14),113.59(C-15)。以上数据与文献[14]报道一致,故鉴定该化合物为2-methyl-6-(4-methane-5-hydroxyl-2-cyclohexen)-2-hepten-4-one。

化合物7无色油状物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+Na]+275.161 3(calcd. 275.161 8),分子式为C15H24O3。1H-NMR(400-MHz,CDCl3)δH:0.89(3-H,d,J=6.6 Hz,H-14),1.26(3-H,s,H-15),1.68(1-H,m,H-6a),1.78(1-H,m,H-6b),1.83(3-H,s,H-13),2.11(3-H,s,H-12),2.22(1-H,m,H-8b),2.24(1-H,m,H-7),2.41(1-H,m,H-8a),2.45(1-H,t,J=4.7,H-1),3.77(1 H,dd,J=6.8, 3.1 Hz,H-5),5.59(2 H,s,H-2,3),6.04(1 H,s,H-10)。13C-NMR(100 Hz,CDCl3)δC:36.83(C-1),131.54(C-2),132.56(C-3),70.81(C-4),73.18(C-5),28.01(C-6),33.21(C-7),48.82(C-8),200.88(C-9),123.93(C-10),155.84(C-11),20.80(C-12),27.72(C-13),17.06(C-14),23.64(C-15)。以上数据与文献[15]报道一致,故鉴定该化合物为bisacurone。

化合物8无色棱柱状结晶,易溶于甲醇、乙酸乙酯。HR-ESI-MS [M+H]+235.169 2(calcd. 235.169 3),分子式为C15H22O2。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.02(3 H,d,J=6.0 Hz,CHCH3),1.60(3 H,s,CCH3),1.66(3 H,s,CCH3),1.82(3 H,s,CCH3),1.91(2 H,q,CHCH2CH2),2.11(1 H,d,J=15.6 Hz,CH2CH),2.64(1 H,d,J=15.2 Hz,CH2CH),3.02(2 H,CCH2C),5.76(1 H,2s,CCHC)。13C-NMR(100 Hz,CDCl3)δC:11.83(C-1),18.84(C-2), 20.92(C-3),22 .26(C-4),27.58(C-5),31.21(C-6),37.19(C-7),40.36(C-8),51.23(C-9),85.65(C-10),101.50(C-11),122.18(C-12),125.72(C-13),137.28(C-14),139.06(C-15)。以上数据与文献[16]报道一致,故鉴定该化合物为姜黄烯醇。

化合物9淡黄色油状物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS [M+H]+235.168 6(calcd. 235.169 3)。通过HR-ESI-MS和13C-NMR数据分析,推测该化合物分子式为C15H22O2,其不饱和度为5。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)中显示有4个苯环氢信号δH7.09(4H,brs,H-2,3,5,6),符合苯环对位取代情况,4个甲基氢信号δH2.30(3H,s,H-15),1.24(3H,d,J=7.0 Hz,H-14),1.18(1H,s,H-12),1.16(1H,s,H-13)和一系列脂肪氢信号。13C-NMR(100 MHz,CDCl3)和DEPT谱中显示含有15个碳原子,分别为4个甲基(δC20.97,22.16,29.16,29.27)、2个亚甲基(δC52.70,53.59)、5个次甲基(δC34.94,126.56,126.56,129.23,129.23)、3个季碳(δC69.59,135.91,142.71)和1个酮羰基(δC212.19),其中δC135.91,142.71,129.23,126.56符合苯环对位取代情况。结合1H-1H-COSY谱显示有3个偶合体系,即H-7/H-14/H-8,H-2/H-3,H-5/H-6,确定1位和4位为季碳。HMBC谱中H3-15与C-3和C-5相关,证明C-15与C-4相连;H3-12与C-10、C-11、C-13相关,H3-13与C-10、C-11、C-12相关,结合1H-1H-COSY谱,证明了该化合物11位是连氧季碳(δC69.59)。综合以上理化性质和波谱数据,将其进一步与文献[17]对照,可推断该化合物为2-hydroxy-2-methyl-6-p-tolyl-4-heptanone。经系统的文献检索,该化合物未见在植物中报道过,为首次分离得到新的天然产物。其化学结构见图1。

图1 化合物9的结构

淡黄色油状物,易溶于甲醇和氯仿,HR-ESI-MS [M+H]+235.168 6(calcd. 235.169 3)。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.1(3H,s,H-13),1.18(3H,s,H-12),1.23(3H,d,J=7.0 Hz,H-14),2.30(3H,s,H-15),2.49(2H,q,J=13.7 Hz,H-10),2.62(1H,dd,J=16.2,7.6 Hz,H-8b),2.72(1H,dd,J=16.2,7.6 Hz,H-8a),3.27(1H,m,H-7),7.09(1H,brs,H-6),7.09(1H,brs,H-5),7.09(1H,brs,H-3),7.09(1H,brs,H-2)。13C-NMR(100 Hz,CDCl3)δC:142.71(C-1),126.56(C-2),129.23(C-3),135.91(C-4),129.23(C-5),126.56(C-6),34.94(C-7),52.70(C-8),212.19(C-9),53.59(C-10),69.59(C-11), 29.27(C-12),29.16(C-13),22.16(C-14),20.97(C-15)。以上波谱数据与文献[17]中合成反应的中间产物基本一致,鉴定化合物9为2-hydroxy-2-methyl-6-p-tolyl-4-heptanone。

化合物10无色油状物,可溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS [M+H]+233.153 6(calcd. 233.153 6),分子式为C15H20O2。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.23(3 H,d,J=6.9 Hz,H-14),1.87(3 H,s,H-12),2.12(3 H,s,H-13),2.21(3 H,s,H-15),2.63(1 H,dd,J=15.6, 8.2 Hz,H-8b),2.71(1 H,dd,J=15.6,8.2 Hz,H-8a),3.25(1 H,m,H-7),6.04(1 H,s,H-10),6.69(1 H,s,H-2),6.70(1 H,d,J=7.9 Hz,H-6),7.02(1 H,d,J=11.8 Hz,H-5)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:145.92(C-1),113.54(C-2),155.64(C-3),121.51(C-4),130.92(C-5),118.74(C-6), 35.36(C-7),52.59(C-8),200.26(C-9),124.06(C-10),153.93(C-11), 27.69(C-12),20.80(C-13),21.95(C-14),15.39(C-15)。以上数据与文献[14]报道一致,故鉴定该化合物为turmeronol A。

3 讨论

姜黄是我国常用的传统中药,在印度等国家也被作为咖喱的原料而食用,还可用作天然的染色剂等。近年来,姜黄越来越多的药理活性被发现,如抗肿瘤、抗糖尿病、抗炎等,有巨大的开发潜力,它的主要有效成分为挥发油和姜黄素类化合物,挥发油的药理活性随着其化学成分的不断深入研究而逐渐被发现。本实验对姜黄石油醚部位进行了化学成分研究,分离鉴定出10个化合物,其中化合物4首次从该属植物中分离得到,化合物9为新的天然产物。本研究进一步丰富了姜黄的化学成分种类,为后续的药理活性研究及开发利用提供依据。