《武汉工程大学学报》  2012年8期 26-30   出版日期:2012-09-10   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ
去氢紫堇碱的结构



0引言作为天然产物,许多生物碱具有重要的生物活性,例如,阿片中的镇痛成分吗啡、止咳成分可待因,麻黄的抗哮喘成分黄麻碱、颠茄的解痉成分阿托品、长春花的抗癌成分长春新碱等等.去氢紫堇碱又称去氢延胡索素,属异喹啉衍生物类生物碱,来源于罂粟科植物延胡索的块茎,细深山紫堇全草等.动物实验显示具有显著的抗胃溃疡、抑制胃液分泌作用,对心肌缺氧再灌注损伤具有保护作用,可明显提高耐缺氧力,其扩张冠脉,增加冠脉血流作用与罂粟碱相似,认为去氢紫堇碱是延胡索治疗冠心病的主要有效成分.荩草(Arthraxon hispidus) 是禾本科(Gramineae)的荩草属(Arthraxon Beauv.)植物,为一年生草本.在民间用于止咳定喘,杀虫解毒,可治哮喘.作为一种分布及其广泛的民间植物,其地上部分的水提取物活性测试表明,它具有ACE抑制活性\[1-2\].为了找到其活性物质,对荩草的乙醇提取物经柱色谱分离纯化,并用丙酮重结晶得到纯化合物1(如图1所示),运用波谱手段(UV,IR,MS,13C NMR,1H NMR),并参考文献报道的数据,鉴定其为去氢紫堇碱.初步认定该化合物就是荩草民间用药的物质基础.图1化合物1的结构
Fig.1Structure of compound 11实验部分1.1实验仪器Bruker Avance 400 核磁共振仪;Finnigan LCQ DECA 质谱仪.1.2测试条件
1.2.11D和2D NMR在Bruker Avance 400 核磁共振仪上测定,用化学位移值(δ)表示,以TMS作为内标,偶合常数(J)用Hz表示.
1.2.21H NMR测试条件观察频率为400 MHz,所用溶剂为DMSO(二甲亚矾)-D6 (0.5 mL),谱宽化学位移12,测试温度为30 ℃,脉冲角为30°,脉冲重复时间为3.0 s,采样10次.
1.2.313C NMR测试条件观察频率为100 MHz,所用溶剂为DMSO-D6 (0.5 mL),谱宽化学位移230 ,测试温度为30 ℃,脉冲角为30°,脉冲重复时间为3.0 s,采样累积800次.1.3样品与试剂所用药材荩草样品于2002年2月采自云南景东斗阁镇(海拔约2 000 m),由西南师范大学化学系唐天君教授提供并鉴定.常用柱层析硅胶(0.075~0.150 mm,0.050~0.075 mm)和薄层层析硅胶GF254购自青岛海洋化工厂;薄层色谱在铺有硅胶GF254(0~40 μ,以质量分数0.5%CMC(羟甲基维素钠)水溶液为粘合剂,在110 ℃条件下活化2 h)的玻璃板上进行;常规显色剂为质量分数10%的磷钼酸无水乙醇溶液和碘化铋钾(Dragendorff)试剂;所有溶剂在使用前均通过蒸馏处理,其中石油醚沸程为60~90 ℃.1.4实验步骤将荩草地上部分粉碎,水提并且喷雾干燥得到荩草粗提物7.5 kg,用体积分数80%乙醇提取3次,每次2 h,浓缩后得到浸膏2.6 kg.在浸膏中加入适量水稀释使浸膏悬浮,分别用石油醚,氯仿和乙酸乙酯萃取,氯仿部分经减压浓缩得54.8 g.取氯仿部位浸膏54.8 g, 硅胶柱层析分离(8 cm×90 cm玻璃层析柱,0.075~0.150 mm硅胶1 200 g) ,氯仿-甲醇梯度洗脱(50∶1~2∶1),每500 mL为一个流份,共收集107流份(A1~107),TCL检测,合并相同流份,FrA52-63合并得到浸膏11.2 g,硅胶层析柱分离(6 cm×50 cm玻璃层析柱,0.050~0.075 mm硅胶250 g), 氯仿-甲醇(20∶1~0∶1)梯度洗脱,每 250 mL收集为一流份,共收集58个流份.TLC检测,合并相同流份,收集流份25~36,重复用硅胶柱层析,析出白色化合物1,用丙酮重结晶得到纯品.2结果与讨论2.1化合物1的紫外、红外和质谱分析化合物1:白色针状结晶(丙酮),易溶于丙酮.碘化铋钾显红色,显示为生物碱类化合物.化合物1的紫外最大吸收峰为289 nm,338 nm,420 nm,基本骨架为异喹啉类生物碱 .IR υ KBrmax(cm-1): 3 411 (υasNH ), 1 599, 1 567, 1 505 (υC=C, 芳核骨架振动), 1 456 (δasCH2), 1 372 (δsCH3), 1 277 (υasCOC), 1 216 (υCC), 1 113 (υsCN), 1 022 (υsCOC), 957 (υsArH), 817 (δ =CH).IR数据验证了结构中有芳香环、甲基、胺基和碳氧部分的存在(如图2所示).第8期肖艳华,等:去氢紫堇碱的结构
武汉工程大学学报第34卷
图2化合物1的质谱
Fig.2The MS of spectrum of compound 1ESI-MS m/z :分子离子峰366.1\[M+1\]+ ,推测该化合物含有奇数氮原子.对分子离子峰进行二级碎裂,得到碎片峰351.1 \[M-15\],推断此处断裂的碎片应为—CH3,则结构中存在孤立的甲基.对351.1的碎片峰进行进一步打碎,得到碎片峰322.1 \[350.9-29\],推断此处断裂的碎片为—CH2CH3;对322.1的碎片峰进行进一步碎裂,得到离子峰305.9 \[322.1-16\],推断此处断裂的碎片为CH4,为邻苯二甲氧基的特征碎裂,表明分子含有邻苯二甲氧基片段.2.2化合物1的核磁共振研究1H-NMR δ(图3): 4.84 (3 H, s), 4.83 (3 H, s), 4.11 (3 H, s), 3.89 (3 H, s) 和13C-NMR(图3):δ 56.88, 56.72, 56.02, 55.72说明结构中存在四个甲氧基取代,1H-NMR δ 2.98 (3H, s) 和13C-NMR δ 17.58说明结构中存在一个甲基.1H-NMR δ: 3.16 (2 H, t), 4.84 (2 H, t)和13C-NMR δ: 26.71(DEPT-135°中峰型向下), 61.97(DEPT-135°中峰型向下)提示存在—CH2CH2—基团,且应与氮原子相连并将其归属为C5和C6.在化合物1的HMBC谱图(图4)中,可以很清晰地观察到δ 9.89 (1H, s) 为8位氢特征信号,它由于受季胺氮原子的负屏蔽作用而处于低场.与形成远程耦合的C信号:C6 (δ 61.97), C12a (δ 132.96)和C9 (δ 143.89)也形成相当强度的远程耦合,而与C12a和C9形成远程耦合的除了δ H8还有δ H 8.20 (H11).通过HSQC谱δ C125.77归属于C11.与C5 (δ 26.71) 形成远程耦合的H信号:δ H 7.17 (H4),其中δ H4不但与C5形成远程耦合,图3化合物1的1HNMR谱(a)和13CNMR谱(b)
Fig.31H-NMR (a) and 13C NMR (b) spectrum of compound图4化合物1的HMBC、HSQC图谱(a)和选择性的HMBC相关结构图(b)
Fig.4Spectrum of compound 1 (a) and selected HMBC correlations for compound 1 (b)而且与C2 (δ 147.02),C3 (δ 150.50),C13a (δ 119.00)也形成相当强度的远程耦合,而与C13a远程耦合的H除了δ 7.17 (H4)还有δ H 7.39 (H1),通过HSQC谱δ C114.18归属于C1.图5化合物1的DEPT谱
Fig.5The DEPT spectrum of compound 1通过DEPT-135°谱数据显示有22个C,根据碳谱信号将其分别归属,δ: 27.29, 57.31处峰形朝下为C-5和C-6的—CH2-峰;δ 17.58为—CH3峰,为C-13的信号峰;δ 62.48, 57.46, 56.61, 56.31为四个—OCH3峰,它们分别为9—OCH3, 10—OCH3, 2—OCH3, 3—OCH3.δ 144.41, 126.37, 121.75, 116.78, 111.45峰形显示为—CH—锋,将它们依次归属为C-8,C-11,C-12,C-1,C-4;进一步验证结构中存在四个甲氧基,一个甲基和两个亚甲基.结合1H-NMR、13C-NMR和DEPT-135°数据提示结构中存在15个芳香碳原子,四个甲氧基,一个甲基和两个亚甲基,并分别对其进行了归属.据HMBC谱及1H-NMR和13C-NMR数据,对氢谱和碳谱信号归属见表1.


表1化合物1的1 D和2 DNMR数据
Table 113C and 1H-NMR and two-dimensional spectral data of compound 1
序号δCδHHSQCHMBC1114.187.39 (1H, s)7.39 (C-1)7.39 (C-2, 3, 14, 13a, 4a) 2147.023150.504110.867.17 (1H, s)7.17 (C-4)7.17(C-2, 3, 5, 13a) 4a131.69526.713.16 (2H, t)3.16 (C-5)656.724.87 (2H, t)4.87 (C-6)8143.859.89 (1H, s)9.89 (C-8)9.89 (C-6, 9, 14, 12a)8a120.589143.8910150.0711125.778.20 (1H, s)8.20 (C-11)8.20(C- 9, 12a)12121.188.18 (1H, s)8.18 (C-12)8.18 (C-10, 13, 8a) 12a132.9613129.6213a119.0014135.9513—CH317.580.29 (3 H, s )0.29 (C-13)2—OCH356.024.10(3 H, s)4.10 (C-2)3—OCH355.724.09(3 H, s)4.09 (C-3)9—OCH361.913.89(3 H, s)3.89 (C-9)10—OCH356.883.85(3 H, s)3.85 (C-10)3结语本研究首次从荩草中分离得到去氢紫堇碱,对其结构进行了NMR研究,综合颜色反应、紫外光谱、红外光谱、元素分析和1D、2D NMR实验技术(1H NMR、13C NMR、DEPT、1H-13C HMQC、1H-13C HMBC等)等实验,对其1H NMR、13C NMR进行了全归属,测得的各种数据与文献报导数据一致\[3-6\],为去氢紫堇碱及同类物的结构确证提供了基础数据.