黄花棘豆生物碱成分研究

谭承建，刘丽娜，汤洪敏，石本钰，冉坚强，赵宝玉

1 贵州民族大学化学与环境科学学院，贵阳 550025;2贵阳医学院生物与工程学院，贵阳 550004;3 西北农林科技大学动物医学院，杨凌 712100

黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala Bunge)，俗名马绊肠，是豆科棘豆属多年生草本植物［1］，为危害我国天然草原畜牧业的一种重要毒害草，主要分布在我国青海、宁夏、甘肃、四川、西藏等省区的的天然草场，覆盖面积多达200 余万亩。本地马、牛、绵羊、山羊等牲畜对黄花棘豆有一定的辨识能力，一般不会采食，但在可食牧草缺乏的地方或季节，牲畜被迫采食黄花棘豆而引起中毒发生，严重者导致死亡，危害当地草原畜牧业［2］。

对于黄花棘豆化学成分的研究，已经发现有黄酮、三萜、生物碱类成分［3，4］，对其毒性部位-生物碱的研究最为活跃。前人已经分离出以苦马豆素为代表的吲哚里西啶生物碱［5］，和臭豆碱、黄华碱、羽扇豆碱和鹰爪豆碱4 个喹诺里西啶生物碱［6］。喹诺里西啶生物碱是豆科植物广泛存在的一类代谢产物，具有重要的化学生态学功能。此外，研究报道该类生物碱具有诸如平喘、抗心律失常、抗溃疡、抗病毒、抗炎、抗菌等药理活性［7］，作为其重要代表的氧化苦参碱，已经被用于乙肝病毒的临床治疗［8］。黄花棘豆在天然退化草原生长旺盛，资源丰富。因此，在不破坏草原生态的前提下，开展黄花棘豆生物碱成分的研究，为其资源合理利用奠定基础就具有重要意义。本试验对黄花棘豆生物碱成分进行了系统的研究，从中分离到8 个生物碱成分，分别鉴定为:槐定碱(Sophoridine，1)、槐胺(Sophoramine，2)、异槐定碱(Isosophoridine，3)、苦参碱(Matrine，4)、7，11-去氢苦参碱(7，11-Dehydromatrine，5)、槐果碱(Sophocarpine，6)、羽扇豆碱(Lupanine，7)和苦马豆素(Swainsonine，8)。

1 仪器与材料

Bruker AM-400 型核磁共振仪，Finnigan MAT 90型质谱仪，Agilent 1100 型高效液相色谱仪(DAD 检测器)，柱色谱硅胶(200～300、300～400 目)及薄层板GF254均为青岛海洋化工厂生产，Sephadex LH-20为Amersham Biosciences 公司产品。

黄花棘豆植物样品，2012 年8 月采自青海省湟中县，由青海大学莫重辉教授鉴定为黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala Bunge)，凭证标本(ZhaoBY-201203)，保存于西北农林科技大学动物医学院有毒植物研究所。

2 提取与分离

黄花棘豆全株10 kg，粉碎后用95%乙醇40 L热回流提取3 次，每次2 h，提取液减压浓缩后得到浸膏2 kg。捻溶于6 L 沸水中，用2 mol/L HCl 溶液调节水溶液pH1～3，氯仿萃取3 次，每次7 L。酸水液再用2 mol/L NaOH 的溶液调节至pH10～11，用氯仿萃取3 次，每次8 L。回收氯仿得到总生物碱50 g。总生物碱用硅胶柱层析进行粗分，氯仿-甲醇系统(10∶0～0∶10)梯度洗脱，得到5 个部分(Frs.A～E)。其中Fr.B(10.6 g)经硅胶柱层析、Sephadex LH-20 分离纯化得化合物1(2 g)、2(50 mg)和3(16 mg);Fr.C(9.7 g)经Sephadex LH-20，半制备HPLC分离纯化得化合物4(16 mg)和5(12 mg);Fr.D(12.5 g)经Sephadex LH-20，硅胶柱层析分离得化合物6(35 mg)和7(18 mg);Fr.E(6 g)经硅胶柱层析分离，重结晶得化合物8(48 mg)。

3 结构鉴定

化合物1 无色针状结晶(丙酮)。ESI-MS 显示准分子离子峰为m/z 249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:3.20～3.42(3H，m，H-11，H2-17)，2.72～2.82(2H，m，H-2a，10a)，2.20(3H，m，H2-14，H-6)，2.14(2H，m，H-2b，10b)，2.00(2H，m，H-3a，5)，1.86(2H，m，H-4a，12a)，1.60～0.90(10H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:169.9(C-15)，63.2(C-6)，55.8(C-2)，55.6(C-11)，50.2(C-10)，47.4(C-17)，40.9(C-7)，32.4(C-14)，30.7(C-5)，30.1(C-12)，28.1(C-4)，23.6(C-3)，21.7(C-8)，21.4(C-9)，18.9(C-13)。以上数据与文献报道基本一致［9］，故化合物1 鉴定为槐定碱。

化合物2 无色结晶(丙酮)。ESI-MS 显示准分子离子峰为m/z 245［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:7.28(1H，m，H-13)，6.43(1H，d，J=8.8 Hz，H-14)，6.23(1H，d，J=7.2 Hz，H-12)，4.18(1H，dd，J=14.8，6.8 Hz，H-17a)，3.81(1H，m，H-6)，2.90(1H，t，J=12.9 Hz，H-17b)，2.80(2H，m，H-2a，H-10a)，2.32(1H，m，H-6)，2.21– 1.47(14H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:163.8(C-15)，148.0(C-11)，138.3(C-13)，116.3(C-14)，103.2(C-12)，60.3(C-6)，56.7(C-2)，56.4(C-10)，43.5(C-17)，38.4(C-7)，32.0(C-5)，27.9(C-8)，26.9(C-4)，21.1(C-9)，20.3(C-3)。碳谱数据与文献报道基本一致［10］，故该化合物鉴定为槐胺。

化合物3 无色晶体(丙酮)。ESI-MS m/z 249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.56(1H，dd，J=11.2，4.5 Hz，H-17a)，3.03～2.93(5H，m)，2.45-1.01(18H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:170.1(C-15)，61.6(C-6)，59.8(C-11)，53.3(C-10)，46.2(C-17)，44.3(C-2)，35.7(C-5)，33.1(C-7)，32.0(C-14)，27.1(C-12)，25.8(C-8)，24.9(C-3)，22.2(C-4)，18.6(C-9)，18.2(C-13)。以上数据与文献报道基本一致［11］，故化合物3 鉴定为异槐定碱。

化合物4:无色晶体(氯仿)。ESI-MS 显示准分子离子峰为m/z 249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.31(1H，dd，J=12.7，4.1Hz，H-17a)，3.83(1H，m，H-11)，3.00(1H，t，J=11.7 Hz，H-17b)，2.89(2H，m，H-2a，H-10a)，2.34～2.03(7H，m)，1.95～1.35(14H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:172.9(C-15)，63.0(C-6)，58.3(C-2)，58.2(C-10)，54.7(C-11)，44.5(C-17)，42.8(C-7)，36.8(C-5)，33.4(C-14)，28.7(C-12)，28.0(C-4)，27.2(C-8)，22.1(C-3)，21.6(C-9)，19.6(C-13)。以上数据与文献报道基本一致［12］，故化合物4 鉴定为苦参碱。

化合物5 无色针状结晶(丙酮)。ESI-MS 显示准分子离子峰为m/z 247［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.25(1H，m，H-17a)，3.31(1H，m，H-17b);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:170.6(C-15)，135.8(C-11)，109.0(C-7)，61.7(C-6)，58.2(C-10)，56.5(C-2)，41.6(C-17)，33.2(C-14)，33.0(C-5)，29.6(C-12)，28.0(C-4)，27.5(C-8)，25.4(C-9)，22.2(C-3)，20.8(C-13)。以上数据与文献报道基本一致［9］，故化合物5鉴定为7，11-去氢苦参碱。

化合物6 无色晶体(乙醚)。ESI-MS 显示准分子离子峰为m/z 247［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:6.62(1H，m，H-13)，5.65(1H，dt，J=9.0，1.9 Hz，H-14)，4.00(1H，dd，J=12.9，4.7 Hz，H-17α)，3.90(1H，m，H-11)，3.14(1H，t，J=12.9 Hz，H-17b)，2.78(2H，m，H-2a，H-10a)，2.59(1H，m，H-6)，2.31～1.47(16H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:167.3(C-15)，141.4(C-13)，123.8(C-14)，64.3(C-6)，57.8(C-10)，57.5(C-2)，52.5(C-11)，42.6(C-17)，41.9(C-7)，35.6(C-5)，28.4(C-4)，28.0(C-12)，26.8(C-8)，22.0(C-3)，21.2(C-9)。以上数据与文献报道基本一致［11］，故化合物6 鉴定为槐果碱。

化合物7 白色固体。ESI-MS 显示准分子离子峰为249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.39(lH，dd，J=12.6，4.5 Hz，H-17b)，3.84(IH，m，H-9)，3.64(lH，m，H-11)，3.03(lH，m，H-10b)，2.98(lH，t，J=12.6 Hz，H-17a)，2.83(lH，d，J=10.3 Hz，H-2)，2.43(lH，t，J=16.9，4.4 Hz，H-14b)，2.25(lH，m，H-14a)，1.83(lH，t，J=10.3 Hz，H-10a)，1.31(lH，dd，J=12.3，4.7 Hz，H-8);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:171.3(C-15)，63.9(C-11)，60.8(C-6)，55.4(C-15)，52.9(C-17)，44.8(C-7)，46.7(C-10)，34.8(C-7)，33.6(C-12)，33.0(C-3)，32.3(C-9)，27.3(C-8)，26.7(C-5)，25.3(C-14)，24.4(C-13)，19.6(C-4)。以上数据与文献报道基本一致［13］，故化合物7 鉴定为羽扇豆碱。

化合物8 无色针晶(甲醇)。ESI-MS 显示准分子离子峰为m/z 174［M+H］+。1H NMR(400 MHz，C5D5N)δ:4.58(1H，dd，J=6.0，4.0 Hz，H-1)，4.42(1H，t，J=6.5 Hz，H-2)，3.24(1H，d，J=9.5 Hz，H-3a)，2.41(1H，dd，J=9.8，7.0 Hz，H-3b)，2.90(1H，d，J=10.4 Hz，H-5a)，1.87(1H，d，J=10.9 Hz，H-5b)，1.67(1H，qt，J=13.0，3.9 Hz，H-6a)，1.57(1H，dt，J=12.5，4.0，H-6b)，1.49(1H，qd，J=12.1，3.6 Hz，H-7a)，2.25(1H，dd，J=12.8，3.5 Hz，H-7b)，4.40(1H，dd，J=9.9，4.6 Hz，H-8)，1.99(1H，dd，J=8.0，4.5 Hz，H-8a);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:75.5(C-8a)，70.6(C-1)，69.5(C-2)，66.7(C-8)，63.3(C-3)，52.4(C-5)，34.8(C-7)，24.7(C-6)。以上数据与文献报道基本一致［14］，故化合物8 鉴定为苦马豆素。

4 讨论

前人从黄花棘豆中分离得到臭豆碱、黄华碱、羽扇豆碱、鹰爪豆碱和苦马豆素5 个生物碱［5，6］，而本次试验从青海采集的黄花棘豆也分离到羽扇豆碱和苦马豆素。除此之外，还得到了6 个苦参碱类似物，为第一次从黄花棘豆中发现这一系列生物碱。从生源角度上讲，羽扇豆型和苦参碱型生物碱生物合成前体都为赖氨酸，只是成环过程中稠合方式不一样［15，16］，由此，也不难理解两种骨架类型的喹诺里西啶生物碱共存于黄花棘豆植株之中。

苦参碱及其类似物的应用由来已久，不仅作为医药用途如“复方苦参注射液”，也用作生物农药如“苦参碱水剂”等，其主要源于从豆科槐属植物苦参(Sophora flavescens Ait)中分离提取。本次研究证实棘豆属植物黄花棘豆也含有苦参碱类似物，具有重要的药用资源学意义。研究资料表明，从该植物中分离得到的另外一种吲哚里西啶生物碱-苦马豆素是强的α-甘露糖酶抑制剂，具有抗癌和免疫增强等生物活性［17］，并作为一个抗肿瘤候选药物进入到临床实验［18］。此外，以槐定碱(2 g)为先导化合物，我们成功得到一个具有显著抗癌活性的化学分子(数据待发表)。以上的研究结果为草原有毒植物-黄花棘豆的有效利用奠定了良好的基础。近年来，由于过度放牧、乱采乱挖、气候等人为和自然因素，导致天然草原生态环境和生物多样性破坏严重，黄花棘豆大量生长，许多地方已经成为优势种群。如果能在不破坏当地生态环境的前提下进行合理、适度的利用与开发，不仅能促进人类健康，还可加速当地经济发展。

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