天南星属植物化学成分研究进展

何达海, 丁克毅, 王晓玲

(西南民族大学化学与环境保护工程学院, 四川 成都 610041)

天南星属植物化学成分研究进展

何达海, 丁克毅, 王晓玲

(西南民族大学化学与环境保护工程学院, 四川 成都 610041)

天南星属植物天南星、异叶天南星和东北天南星为《中国药典》所收载, 已有两千多年的用药历史, 也是常用中药.该属植物系有毒植物, 为给安全、合理用药提供依据, 近年来针对该属植物进行了深入的化学成分研究, 从中分离并鉴定了包括生物碱、黄酮、木脂素和萜类等主要中药药效物质.为此, 对近年来的化学成分研究进展作一综述.

天南星属; 中药; 药效物质

天南星系天南星科(Araceae)天南星属(Arisaema)植物, 以块茎入药, 在我国已有两千年用药历史.临床上主要用于祛风止痉, 散结消肿, 也用于治疗顽痰咳嗽, 胸幅胀闷, 眩晕, 中风, 口眼歪斜, 癫痈及破伤风等, 外用治疗痈肿及蛇虫咬伤[1].天南星品种很多, 约有150余种, 我国南北各省区有90余种(其中59种系我国特有).近年来, 随着人们对其抗肿瘤、抗炎、抗心律失常、镇痛等方面研究的深入, 天南星属植物的研究引起了国内外的广泛关注.

中药材的化学成分是中药现代化研究的基础, 而活性化学成分, 也即中药药效物质的阐明也是对药材质量控制的基础.此外, 天南星植物大多为有毒植物[1], 对天南星属植物的药效成分深入研究也为安全、科学用药提供指导和保障.在这之前已有关于该属植物化学成分研究进展的综述[2-6]报道.它们总结了2009年以前有关化学成分和药理作用方面的研究成果.近年来的化学成分研究进一步丰富了该属植物中次生代谢产物的种类, 如萜类、木脂素和苯丙素等.为此, 本文综述了该属植物化学成分的分离和鉴定研究进展.

1 化学成分

研究表明, 天南星属植物中含有丰富的化学成分, 如生物碱、黄酮、木脂素、苯丙素、萜类、甾体等.

1.1 生物碱(alkaloids)类

Yao等[7]从象头花(A.franchetianum)块茎的甲醇室温提取物中分离并鉴定出生物碱类化合物perlolyrine、(S)-1-(1'-hydroxyethyl)-β-carboline、indolo[2,3-α]carbazole、1-methoxycarbonyl-β-carboline、(2R*,3S*,5S*)-N,2-dimethyl-3-hydroxy-5-(10-phenyldecyl)pyrrolidine.Zhao等[8]从奇异南星(A.decipiens)根状茎甲醇回流提取物中分离并鉴定出哌啶类生物碱(-)-(2R*,3S*,6S*)-N, 2-dimethyl-3- hydroxy-6-(9-phenylnonyl) piperidine.Prakash等[9]从弯曲天南星(A.curvatum)果实的甲醇提取液中分离得到秋水仙碱 colchinine.宋治中等[10]从螃蟹七(A.fargesii)根的乙醇回流提取物中分离得到氯化胆碱.Miglani等[11]从曲序南星(A.tortuosum)的乙醚水洗部分分离得到胆碱( choline) 和水苏碱.

1.2 黄酮(flavonoids)类

Yao等[7]从A.franchetianum块茎的甲醇室温提取物中分离出川陈皮素(nobiletin).Du等[12]从一把伞南星(A.erubescens)块茎的80%乙醇提取物中, 王广树等[13]、苏振丽[14]从A.erubescens 块茎50%乙醇提取物中均分离得到具有杀根结线虫活性的黄酮schaftoside和isoschaftoside.此外, 杜树山[15]等还分离出黄酮碳苷类化合物芹莱素-6-C-阿拉伯糖-8-C-半乳糖苷, 芹菜素-6-C-半乳糖-8-C-阿拉伯糖苷, 芹莱素-6, 8-二-C-毗喃葡萄糖苷和芹莱素-6,8-二-C-半乳糖苷.Ahn等[16]利用高效液相色谱从胆南星(A.cum)的水提取物中鉴定出抗氧化活性成分quercetin和neohesperidin.陈春霞[17]从民族药材雪里见(A.rhizomatum)的甲醇提取物中分离得到5,7,4'-trihydoxy-3'-methoxyflavone.

1.3 木脂素(lignans)和苯丙素(phenylpropanoids)

Yao等[7]从A.franchetianum块茎的甲醇室温提取物中分离出苯丙素苷类化合物松柏苷(coniferin), 苯丙素衍生物methyl 4-[2-hydroxy-2-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1-(hydroxymethyl)ethyl] ferulate、4-hydroxycinnamic acid methyl ester和咖啡酸.Ducki等[18]从A.erubescens根的甲醇室温提取物中分离出苯丙素衍生物aurantiamide acetate.Ahn等[16]利用高效液相色谱从A.cum的水提取物中鉴定出化合物绿原酸、阿魏酸和芥子酸.陈春霞[17]从A.rhizomatum中分离出肉桂酸(cinnamic acid).Yao等[7]从A.franchetianum块茎的甲醇室温提取物中分离到木脂素化合物syringaresinol 4'-O-β-D-glucopyranoside, 这也是从该属植物中分离出了唯一的一个木脂素类化合物.

1.4 萜类(terpenes)

Yao等[7]从A.franchetianum块茎的甲醇室温提取物中分离出三萜皂苷3-O-β-D-galactopyranosylhederagenin-28-O-β-D-xylopyranosyl (1→6)-β-D-galactopyranosyl ester.Jeelani等[19]使用索氏提取器, 以氯仿为溶剂, 从藏南绿南星(A.jacquemontii)根提取并分离出降三萜化合物30-nor-lanost-5-ene-3β-ol和30-norlanost-5-ene-3-one.Zhao等[8]从A.decipiens根状茎甲醇回流提取物中分离出6-deacetylnimbin、nimbin和28-deoxonimbolide.Wang等[20]从A.erubescens块茎培养的内生菌中分离得到萜类化合物trichodermin.

1.5 甾体(steroids)

Yao等[7]从A.franchetianum块茎的甲醇室温提取物中分离出qingyangshengenin和gagaminine.陈春霞[17]从A.rhizomatum的甲醇提取物中, 李绪文等[21,22]从东北天南星(A.amurense)块茎乙醇回流提取物中, 杜树山等[23]从A.erubescens块茎80%乙醇提取物中均分离得到β-谷甾醇和胡萝卜苷.Wang等[20]从A.erubescens块茎培养的内生菌中也分离得到了β-谷甾醇.

1.6 其它类

Rozema等[24]从A.amurense和掌叶半夏(P.ternata)中分离得到脂肪链糖苷arisaenosides A、B和C.Jung等[25]从A.amurense根的丙酮提取物中分离得到9个二酰基甘油基半乳糖苷类 (diacylglycerylgalactosides )化合物, (2S)-1-O-hexadecanoyl-2-O-(9Z,12Z-octadecadienoyl)-3-O-β-D-galacatopyranosyl glycerol、1-O-(9Z- octadecaenoyl)-2-O-(9Z,12Z-octadecadienoyl)-3-O-β-D-galactopyranosyl glycerol、1-O-hexadecanoyl-2-O-(9Z-octadecaenoyl)-3-O- β-D-galactopyranosylglycerol、1-O-octadecanoyl-2-O-(9Z,12Z,15Z-octadecatrienoyl)-3-O-β-D-galactopyranosyl glycerol、(2S)-1-O-octadecanoyl-2-O-(9Z,12Z-octadecadienoyl)-3-O-[α-D-galactopyranosyl-(1"→6')-O-β-D-galactop- yranosyl] glycerol、1- O-hexadecanoyl-2-O-(9Z,12Z-octadecadienoyl)-3-O-[α-D-galactopyranosyl-(1"→6')-O-β-D- galactopy ranosyl] glycerol、1-O-hexadecanoyl-2-O-(9Z-octadecaenoyl)-3-O-[α-D-galactopyranosyl-(1"→6')-O- β-D- galactopyranosyl] glycerol、1-O-hexadecanoyl-2-O-(9Z,12Z,15Z-octadecatrienoyl)-3-O-[α-D-galactopyranosyl-(1"→6') -O-β-D-galactopyranosyl] glycerol和1-O-(9Z,12Z-octadecadienoyl)-2-O-(9Z,12Z-octadecadienoyl)-3-O-β-D-galactopyranosyl glycerol.Jung等[25]在室温条件下, 通过丙酮对A.amurense根进行提取, 运用高效液相色谱分离并鉴定出5个脑苷脂类(cerebrosides)化合物1-O-β-D-glucopyranosyl-(2S,3R,4E,8Z)-2-[(2(R)-hydroxyicosanoyl)amido]-4, 8-octadecadiene-1,3-diol、1-O-β-D-glucopyranosyl-(2S,3R,4E,8Z)-2-[(2-hydroxyoctadecanoyl)amido]-4,8-octadecadiene-1,3-diol、1-O-β-D-glucopyranosyl-(2S,3R,4E,8Z)-2-[(2-hydroxyhexadecanoyl)amido]-4,8-octadecadiene-1,3-diol、1-O-β-D-glucopyranosyl-(2S,3R,4E,8E)-2-[(2-hydroxyicosanoyl)amido]-4,8-octadecadiene-1,3-diol、1-O-β-D-glucopyranosyl-(2S,3R,4E,8E)-2-[(2-hydroxyoctadecanoyl)amido]-4,8-octadecadiene-1,3-diol.陈春霞[17]从A.rhizomatum中分离得到脂肪酸tridecanoic acid、laurie acid、pentadecenoic acid(双键位臵未确定)、myristic acid、酚苷类以及脑苷脂类2-[(2-hydroxybexadecanoyl)amido]-4,8-octadecadiene-1,3-diol.Yao等[7]从象头花中分离得到化合物bergenin、蒽醌类化合物大黄素.Ahn等[16]利用高效液相色谱从胆南星鉴定出没食子酸.Wang等[20]从A.erubescens块茎培养的内生菌中也分离得到(3S)-3,6,7-trihydroxy-α-tetralone和cercosporamide.杜树山等[23]从A.erubescens块茎80%乙醇提取物中没食子酸、没食子酸乙酯、三十烷酸、二十六烷酸和四十烷烃.王广树等[13]、苏振丽[14]从A.amurense中分离得到蔗糖和松二糖.李绪文等[22]从A.amurense中分离得到2-甲基-3-(Z-丙烯酸甲酯基)-6-亚甲脲基-3-烯-氢化吡喃和甘露醇.

2 提取分离

不同的目标次生代谢产物的获取依赖不同的提取方法.一种哌啶生物碱类化合物通过甲醇提取得到[8];一种吡咯烷型生物碱通过甲醇提取得到浸膏, 浸膏分散于水中后调节pH呈弱碱性, 氯仿萃取得到[7]; 两个三萜类化合物采用索氏提取器, 以二氯甲烷为溶剂提取得到[19]; 脑苷脂类化合物的获取主要是通过丙酮室温浸提法[25-26]; 其它的提取方法还有如90%、70%乙醇-水分别回流提取法[22],80%乙醇-水提取法[23], 乙醚回流提取法等[21].在化合物的分离方面, 除了常规的硅胶柱色谱以外, 用得较多的是凝胶排阻色谱(Sephadex LH-20)法[7-8,12],以甲醇为洗脱剂; 常规反相C-18开放柱法[8,24-26], 以甲醇-水系统或乙腈-水系统为洗脱剂; 制备高效液相色谱(HPLC)法[8,12,25-26], 以甲醇-水系统或乙腈-水系统为流动相; 大孔树脂[8,15,23]和聚酰胺等柱色谱法[15,23], 以乙醇-水系统作为洗脱剂.而聚酰胺柱色谱主要是针对黄酮类化合物的富集和分离.

该属植物中含有如上文所述的丰富化学成分, 分离、纯化的方法亦多种多样.生物碱的结构特点是一个氮杂环(五元环或六元环)接上一个长脂肪链, 木脂素类化合物仅发现一个[7], 三萜也相对较少, 黄酮类化合物以碳苷居多, 目前分离出来最多的为长脂肪链的葡萄糖脑苷脂和其它长脂肪链衍生物.这类带长脂肪链的化合物存在双键位臵、顺反异构的结构多样性,加上之前在分离手段上主要采用常压硅胶柱色谱、凝胶排阻色谱和常压反相色谱等, 导致了这类化合物的分离纯化很难达到预期效果, 特别是顺反异构体主要以混合物的形式分离得到[24].鉴于长脂肪链衍生物为该属植物的主要成分之一, 同时也是主要活性成分之一[24], 今后对该类化合物的分离纯化有必要采用新的、更有效的分离方法, 如高效液相色谱[27]和高速逆流色谱[28]等.

3 结构鉴定

化合物的结构鉴定主要借助现代波谱分析仪器.该属植物中化合物的立体构型的相对简单, 立体构型确定主要是与已知化合物的核磁信号的比较上而确立, 而化合物绝对构型的确定方法更为少见.由于葡萄糖脑苷脂类是从该属植物中分离出来种类较多的化合物, 同时也表现出较强的生物活性, 是主要活性成分之一, 因而对它们的研究也相对深入.最近有报道利用圆二色谱(CD)确定葡萄糖脑苷脂绝对构型的相关文献[24].核磁波谱学特征方面[24,26], 在1H NMR中, 长脂肪链双键上的乙烯基氢和羟基取代的氢是很容易分辨的, 化学位移分别位于5.0-5.5 ppm和4.0-5.0 ppm, 双键的顺、反异构情况可通过偶合常数的大小进行判定, 脂肪链末端甲基的化学位移在0.9 ppm; 葡萄糖异头碳上的氢在4.0-4.5 ppm, 一般为双峰, 偶合常数约为8 Hz.在13C NMR中, 长脂肪链上双键乙烯基碳的化学位移处于130-135 ppm, 氧取代碳的化学位移约为70-75 ppm, 羟基被乙酰化后, 脂肪链上氧取代的碳化学位移向低场移动; 酰胺羰基碳的化学位移在177 ppm左右, 但当其邻为碳上羟基被乙酰化后,酰胺羰基碳化学位移向高场移动约5 ppm, 位于172 ppm左右; 葡萄糖异头碳的化学位移在104.7 ppm, 脂肪链末端甲基则在14.5 ppm.

随着分离手段的不断改进, 相信天然产物工作者今后会从该属植物中分离出更多结构新颖、药物活性显著的化合物来.化合物结构鉴定也要多样化来满足复杂结构鉴定的需要, 如化学衍生、结构降解等方法, 甚至通过结构改造得到单晶, 从而通过单晶衍射阐明复杂天然产物的结构.

4 结语

传统中草药化学成分的研究, 特别是活性成分, 也即中药药效物质是中医药现代化研究的基础, 也是中药质量标准建立和药材质量分析的基础.同属植物的化学成分研究则是为资源枯竭的传统中药材寻找替代品的重要途径.天南星具有毒性, 对它的有效成分、毒性成分以及质量控制研究一直受到广泛关注, 而化学成分的越深入, 越有利于有毒成分的控制和最大程度地发挥有效成分的作用.目前对属内各种植物化学成分的研究已经取得了很大的进展, 但仍有不少品种的化学成分不明确或不够深入, 特别是近年来报道的具有良好生物活性的植物, 如网檐南星(A.utile)[29].因此, 从属内表现良好生物活性的植物中进行活性成分的深入研究, 以开发活性更好、毒性更小, 甚至无毒的新品种药物具有重要意义; 同时有效成分的深入研究配合新的活性筛选以指导新剂型和配方药物的研发, 并进一步提升其开发价值.

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Chemical constituent research progress on plants belonging genus Arisaema

HE Da-hai, DING Ke-yi, WANG Xiao-ling
(School of Chemistry & Environmental Protection Engineering, Southwest University for Nationalities, Chengdu 610041, P.R.C.)

Three species of the genus Arisaema Mart.including Arisaema erubescens (Wall.) Schott., Arisaema heterophyllum Bl.and Arisaema amurense Maxim.which were recorded in the "Chinese Pharmacopoeia", have two thousand years of medical history.They are also commonly used in Traditional Chinese Medicines. The genus is a poisonous plant. Providing the bases for safe and rational drug use, a progress was received on the detailed investigation of the chemical constitutents to plants of the genus Arisaema Mart. The isolated principal pharmacodynamic materials were identified as alkaloids, flavonoids, lignans and terpenoids. In summary, this paper reviews the progress of study on the isolation and identification of chemical constituents on plants that belong to the genus Arisaema Mart.in recent years.

Arisaema; Traditional Chinese Medicines; pharmacodynamic material

R284

A

1003-4271(2014)06-0861-05

10.3969/j.issn.1003-4271.2014.06.11

2014-06-28

何达海(1980-), 男, 汉族, 四川金堂人, 讲师, 博士, 研究方向: 药用植物化学成分及有机质谱分析研究.E-mail: dahaihe2007@yeah.net

中央高校基本科研业务费专项基金项目(2014NZYQN16)