萝芙木中的化学成分与结构鉴定研究
李文静 野津 杨德柱 李莉 洪博 张杰 梁鑫 刘婷婷
齐齐哈尔医学院,黑龙江齐齐哈尔161006
[摘要]目的 研究中药萝芙木中的化学成分。方法 采用ODS开口柱色谱、Sephadex-LH20柱色谱、硅胶柱色谱分离纯化萝芙木根茎的70%乙醇提取物中的化学成分,根据波谱数据行结构鉴定。结果 分离得到了17个化合物,通过理化性质、MS、UV、NMR等光谱手段,对17个化合物进行了鉴定。结论 成功地对17个化合物进行了结构鉴定,为进一步开发利用该植物资源提供了科学依据。
[关键词]萝芙木;化学成分;提取分离;结构鉴定
目前,中药由于具有疗效显著、毒副作用小、成本低廉、疗效独特等优点,被国内外医药学者广泛应用,当今世界越来越多的人选择使用中药来治疗疾病[1-4],伴随着各国对中草药需求量的逐年增长,天然药物的开发与利用是未来的一个发展趋势。萝芙木[Rauvolfia verticillata(Lour)Baill.]收载于《广西中药材标准》(1990年版)第二册,始载于 《中国高等植物图鉴》,为夹竹桃科植物萝芙木属萝芙木的干燥根和茎,具有清风热、降肝火、消肿毒的功效。萝芙木在医学界的应用由来已久,古代时,人们会用萝芙木的叶捣碎治疗毒蛇咬伤,现代主要用于治疗感冒发热、咽喉肿痛、高血压头痛眩晕、痧症腹痛吐泻、风痒疮疥等症。近些年来,萝芙木作为传统降血压中药不断发展,国内外学者对萝芙木属植物的研究逐渐增多[5-18]。本实验以萝芙木药材为研究对象,对其进行较为系统的提取分离,并成功鉴定了分离得到的17个化合物,为更好地控制萝芙木药材的质量提供了理论依据。
1 仪器与试药
1.1 仪器
Bruker AV-300、600,ARX-300型磁共振仪 (瑞士Bruker公司);超高分辨飞行时间质谱(美国Bruker公司);ZF-1三用紫外分析仪 (上海精科实业有限公司);RE-52旋转蒸发仪 (上海亚荣生化仪器厂);YRT-3熔点测试仪(天津大学精密仪器厂);HH-2电热恒温水浴锅(金坛市新航仪器厂)。
1.2 试药
柱层析硅胶 (200~300目)和薄层层析硅胶G (10~40μm)均购于青岛海洋化工厂;ODS开口柱色谱(规格:100~200目)购于日本富士化学试剂公司;羟丙基葡聚糖凝胶购于法玛西雅公司;甲醇、乙醇、正丁醇、丙酮、羧甲基纤维素钠、石油醚60~90℃(分析纯)、氯仿(CDCl3)、乙酸乙酯均购于山东禹王集团有限公司。
2 方法与结果
2.1 提取与分离
取萝芙木药材约12 kg,用斧头砍碎成块状,再用剪刀剪成瓜子样大小,置于大提取罐中,加约6倍量75%乙醇浸泡12 h,提取4次,将滤液合并,蒸干后得浸膏,加水悬浮浸膏后用石油醚萃取4次,得Ⅰ部分(约90 g),用0.1%盐酸溶液溶解悬浮浸膏后用盐酸调节pH值至2~3,然后用CDCl3萃取4次,将滤液合并、浓缩得Ⅱ部分(约130 g);酸层萃取完毕后,用氢氧化钠调节pH值为中性,再用CDCl3萃取4次,将滤液合并、浓缩得Ⅲ部分(约91 g);在碱水层中不溶的沉淀再用乙酸乙酯萃取,得Ⅳ部分(约32 g);水层用正丁醇萃取,得Ⅴ部分 (约130 g),剩余浸膏约1.65 kg转移至蒸发皿中备用。
用硅胶将Ⅱ部分拌样后置于硅胶柱色谱进行分离,以CDCl3-甲醇溶剂系统(100︰0、1、2、3、5、7、10、15、20、30、50、70、100)梯度依次洗脱,得380个馏分(500 ml为一馏分)。CDCl3-甲醇(100︰1)部分,用丙酮-石油醚系统经硅胶柱洗脱和羟丙基葡聚糖凝胶柱纯化,得化合物1、2和3。CDCl3-甲醇(100︰2)组分经羟丙基葡聚糖凝胶柱和硅胶柱色谱分离获得化合物4和5;将CDCl3-甲醇(100︰3)洗脱所得部分经羟丙基葡聚糖凝胶柱和硅胶柱色谱分离获得化合物6;将CDCl3-甲醇(100︰7)洗脱部分经羟丙基葡聚糖凝胶柱和硅胶柱色谱分离获得化合物7和8;将CDCl3-甲醇(100︰10)洗脱部分经羟丙基葡聚糖凝胶柱和硅胶柱色谱分离获得化合物9。用硅胶将Ⅲ部分拌样后置于硅胶柱色谱进行分离,以CDCl3-甲醇系统梯度洗脱得到230个馏分。采用石油醚-丙酮系统对前50个馏分在硅胶柱分离,经甲醇重结晶得到化合物10和11,其余馏分经CDCl3-甲醇梯度洗脱后经ODS开口柱、硅胶柱色谱、羟丙基葡聚糖凝胶柱分离,得到化合物12、13、14和15。Ⅳ部分样品经硅胶柱色谱分离后以CDCl3-甲醇梯度洗脱,得到90个馏分(400 ml为一馏分),18个馏分为一个部分共得到五个部分,首部分馏分经ODS开口柱色谱和硅胶柱色谱分离后得化合物16和17。17个化合物的结构式见图1。

 
图1 17个化合物的化学结构式
2.2 化合物的结构解析
化合物1:分子式C22H26O8,在丙酮中呈白色结晶,薄层板置于紫外灯254 nm下显一个暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后呈现紫色斑点。1H-NMR(300 MHz,CDCl3)和13C-NMR(300MHz,CDCl3)谱中信号归属与丁香脂素的数据一致(表1),因此鉴定该化合物是丁香脂素。
化合物2:分子式C14H12O3,在丙酮中呈无色方晶,薄层板置于紫外灯365 nm下显绿色荧光,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后斑点显黄色。1H-NMR(300 MHz,CDCl3)和13CNMR(300 MHz,CDCl3)谱中信号归属与邪蒿素数据一致(表1),因此鉴定此化合物是邪蒿素,此香豆素类化合物为首次从萝芙木中分离得到。
化合物3:分子式C14H12O3,在丙酮中呈棱柱状无色结晶,薄层板置于紫外灯254 nm紫外灯下显蓝色荧光,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显蓝绿色。1H-NMR(300 MHz,CDCl3)和13C-NMR(300 MHz,CDCl3)谱中信号归属与花椒树皮素甲的数据一致(表1),因此鉴定该化合物为花椒树皮素甲,此香豆素类化合物为首次从萝芙木中分离得到。
化合物4:分子式C33H40N2O9,在丙酮中呈无色粒晶,薄层板置于紫外灯365 nm下显绿色荧光,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显棕红色斑点,以碘化铋钾为显色剂喷置薄层板上后显桔黄色斑点。1H-NMR(300 MHz,CDCl3)和13C-NMR(300 MHz,CDCl3)谱中信号归属与利血平的数据一致(表1),因此鉴定该化合物为利血平。
化合物5:分子式C20H26N2O2,在丙酮中呈白色无定形粉末,薄层板置于紫外灯254 nm下显一个暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显淡紫色继而消失,以碘化铋钾为显色剂喷置薄层板上后显桔黄色。1H-NMR(300 MHz,DMSO)和13C-NMR(300 MHz,DMSO)谱中信号归属与山德维辛碱的数据一致(表1),因此鉴定该化合物为山德维辛碱。
化合物6:分子式C31H36N2O8,在丙酮中呈白色粉末,不溶于甲醇、丙酮、氯仿,只溶于吡啶。薄层板置于紫外灯254 nm下显一个暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后斑点显紫色,以碘化铋钾为显色剂喷置薄层板上后显桔黄色。1H-NMR(300 MHz,pyridine-d5)和13C-NMR(300 MHz,pyridine-d5)谱中信号归属与萝尼生的数据一致(表1),因此鉴定该化合物为萝尼生。
表1 化合物1~7的13C、1H谱数据

化合物7:分子式C21H26N2O3,在丙酮中呈黄色无定形粉末,薄层板置于紫外灯254 nm下有暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显紫色斑点,以碘化铋钾为显色剂喷置薄层板上后显桔黄色斑点。1H-NMR(300 MHz,CDCl3∶CH3OH=1∶1)和13C-NMR(300 MHz,CDCl3∶CH3OH=1∶1)谱中信号归属与α-育亨宾的数据一致(表1),因此鉴定该化合物为α-育亨宾。
化合物8:分子式C21H24O3N2,在甲醇中呈无色针晶,薄层板置于紫外灯254 nm下有暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显紫红色斑点,以碘化铋钾为显色剂喷置薄层板上后显淡桔黄色斑点。1H-NMR(300 MHz,CDCl3)和13CNMR(300 MHz,CDCl3)谱中信号归属和阿马里新的数据一致(表2),因此鉴定该化合物为阿马里新。
化合物9:分子式C21H26N2O3,在甲醇中呈淡黄色粉末,薄层板置于紫外灯254 nm紫外灯下有暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后斑点显紫色,以碘化铋钾为显色剂喷置薄层板上后显桔黄色斑点。1H-NMR(300 MHz,DMSO)和13C-NMR(300 MHz,DMSO)谱中信号归属和3-表-α-育亨宾的数据一致 (表2),因此鉴定该化合物为3-表-α-育亨宾。
化合物10:分子式C13H16O5,在丙酮中呈无色针晶,薄层板置于紫外灯254 nm下有暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后斑点显褐色。1H-NMR(300 MHz,CDCl3)和13C-NMR (300 MHz,CDCl3)谱中信号归属与3,4,5-三甲氧基肉桂酸甲酯的数据一致(表2),因此鉴定该化合物为3,4,5-三甲氧基肉桂酸甲酯。
表2 化合物8~10,12~15,17的13C,1H谱数据

化合物11:分子式C29H50O,在甲醇中呈白色针晶,薄层板置于紫外灯下无暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显紫红色。与对照品β-谷甾醇共薄层,经三种不同的溶剂系统展开,保留行为及Rf值均一致,因此鉴定该化合物为β-谷甾醇。
化合物12:分子式C12H10N2,在丙酮中呈无色针晶,薄层板置于紫外灯365 nm下显蓝色荧光,碘化铋钾反应呈阳性。1H-NMR(300 MHz,CDCl3)和13CNMR(300 MHz,CDCl3)谱中信号归属与哈尔满的数据一致(表2),因此鉴定该化合物为哈尔满。
化合物13:分子式C21H26N2O3,在丙酮中呈黄色粉末,薄层板置于紫外灯254 nm下有暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显灰紫色,喷碘化铋钾显色剂后显黄色斑点。1H-NMR (300 MHz,CDCl3)和13C-NMR(300 MHz,CDCl3)谱中信号归属和育亨宾的数据一致(表2),因此鉴定该化合物为育亨宾。
化合物14:分子式C21H20N2O3,在丙酮中呈黄色粉末,薄层板置于紫外灯254 nm下显蓝色荧光,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后不显色,喷以碘化铋钾后显桔黄色。1H-NMR (300 MHz,CDCl3)和13C-NMR(300 MHz,CDCl3)谱中信号归属与蛇根碱的数据一致(表2),因此鉴定该化合物为蛇根碱。
化合物15:分子式C20H26N2O2,在甲醇中呈白色无定形粉末,薄层板置于紫外灯254 nm下有暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后不显色,喷碘化铋钾显色剂后显桔黄色斑点。1H-NMR(300MHz,CDCl3)和13C-NMR(300MHz,CDCl3)谱中信号归属与萝芙木碱的数据一致(表2),因此鉴定该化合物为萝芙木碱。
化合物16:分子式C35H60O6,在甲醇中呈灰白色粉末,薄层板置于紫外灯254 nm下无暗斑,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显浅棕色,将此化合物与胡萝卜苷对照品溶液经三种不同展开剂展开,其保留行为及Rf值均一致,因此鉴定该化合物为胡萝卜苷。
化合物17:分子式C19H22N2O2,在甲醇中呈黄色粉末,薄层板置于紫外灯254 nm下有暗斑,喷以碘化铋钾后显桔黄色,以体积分数为10%的硫酸-乙醇溶液为显色剂,喷置薄层板上后显紫色斑点。1H-NMR (300 MHz,DMSO)和13C-NMR(300MHz,DMSO)谱中信号归属与蛇根精的数据一致(表2),因此鉴定该化合物为蛇根精。
3 讨论
中草药之所以有医疗作用,主要因其所含的有效成分所致。中草药化学成分不仅与中草药的医疗作用有着密切的关系,而且对于鉴定中草药的品种、质量以及加工炮制、贮藏、栽培引种、资源发掘都有重要意义。因此,在研究中草药的工作中,必须了解中草药化学成分的组成、性质、分布、以及对中草药成分的鉴定、含量测定、提取分离、结构鉴定等有关知识。除了已被广泛应用的萝芙木中的降压成分利血平,近年来,国内外均陆续对萝芙木的化学成分进行深入研究,发现萝芙木还有许多其他的功效,特别是在抗肿瘤、治疗心血管疾病和慢性气管炎等疾病方面,对萝芙木药材生物活性成分方面研究越来越透彻。尤其随着药理学和临床医学的研究与发展,萝芙木作为传统降血压中药正在大踏步地发展,学者们纷纷从萝芙木的种植及活性成分筛选方面进行了研究。王福云等[19]对云南萝芙木种子休眠与萌发特性进行了研究,刘平怀等[20]采用体外清除实验对萝芙木水溶性生物碱抗氧化活性进行了研究。本实验以萝芙木药材为研究对象,优化了其总生物碱的提取条件和提取工艺,经提取分离共得到了17个化合物并通过理化性质、MS、UV、NMR等光谱手段对其进行了结构鉴定,其中香豆素类化合物为首次从萝芙木属植物中分离得到。本实验为进一步对研究萝芙木的化学成分打下了良好基础并为开发利用该植物资源提供了科学依据。
本文在其他科研工作者的基础上,对萝芙木的化学成分进行提取、分离及鉴定,取得了有意义的研究成果,为该属植物资源的充分利用提供了必要的理论依据。但是目前这方面的研究工作仍存在一些不足,具体表现在以下几个方面:萝芙木属植物目前所研究的成分大部分集中在脂溶性部分,主要为生物碱化合物,对水溶性成分的研究相对较少,而很多药理研究表明,一些有效成分是在水溶性部分。未来本课题组的重心将对萝芙木中水溶性成分进行分离、鉴定及活性筛选。
本文对萝芙木药材化学成分的研究,未来将扩展到萝芙木属植物的研究中,萝芙木属植物种类繁多,资源广泛,如果能将新的提取分离技术与高通量药物筛选手段结合起来,极有可能从萝芙木属其他种类的药材中发掘出更多具有药理活性的化合物,为充分开发和利用这一丰富的自然资源创造条件。
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Study on chemical constituents and structure ddentification of Rauvolfia
LIWen-jing YE Jin YANG De-zhu LILi HONG Bo ZHANG Jie LIANG Xin LIU Ting-ting
Qiqihar Medical School,Qiqihar 161006,China
[Abstract]Objective To study the chemical constituents of traditional Chinesemedicine Rauvolfia.Methods ODS open column chromatography,Sephadex-LH20 column chromatography and silica gel column chromatography were employed for separation and purification of the chemical constituents of 70%ethanol extract from the root and stem of Rauvolfia. Its structure identification wasmade on the basis of spectral data.Results Altogether 17 compoundswere isolated and identified through the physical and chemical properties,MS,UV,NMR and other spectroscopic methods.Conclusion The structures of 17 compounds are identified successfully,which provides a scientific basis for further development and utilization of the plant resources.
[Key words]Rauvolfia;Chemical constituents;Extraction and isolation;Structure identification
[中图分类号]R931.6
[文献标识码]A
[文章编号]1674-4721(2016)09(a)-0004-06
(收稿日期:2016-06-03本文编辑:王红双)
[基金项目]黑龙江省齐齐哈尔市科学技术计划项目(SFZD-2013021)
[作者简介]李文静,男,硕士,讲师,研究方向:药品的质量控制及其药物动力学研究