爵床木脂素提取及其分子结构研究

曾文丽, 罗美琪，陈 玉，熊 慧

(1.中南民族大学 化学与材料科学学院,湖北 武汉 430074; 2. 中南民族大学 药学院,湖北 武汉 430074)

1 引言

爵床(JusticaprocumbensL.)为爵床科(Acanthaceae)爵床属植物，为传统的中草药，又名小青草、赤炎老母草、六角英。始载于《神农本草经》，随后在《名医别录》《植物名实图考长编》等均有记载，因其为民间要药，还曾收载于《中华人民共和国药典》1977年版[1]。爵床分布广且资源丰富，在我国主要分布在西南、南部地区及台湾，爵床属一年生草本，喜生于水沟边或草地阴湿处，全草可入药[2]。临床可鲜用或晒干后使用，煎服或捣敷，其性寒，味咸、辛，归肺、肝、膀胱经，具有清热解毒、利湿消肿、活血止痛之效，内服治疗感冒发热、疟疾、泻痢、肝硬化腹水、疳积等症，外用治疗痈疮疖肿、跌打损伤等症状[3]。经前期查阅文献发现，Fukamiya等发现爵床提取物具有良好的体外抗肿瘤活性[4];2005年Sanmugapriya对爵床提取物进行研究，发现其对急性发炎和亚急性发炎都具有消炎作用，说明其具有抗病毒作用[5];Weng在2004年发现爵床提取物具有较强的抗血小板凝聚的作用[6]。从爵床中提取出的化合物除富含木脂素及其苷类，还有少量的三萜、黄酮、香豆素、生物碱和脂肪酸[7]。目前，对爵床的化学成分、药理活性和作用机制尚处于起步阶段，为进一步探究爵床的药效物质基础，促进该中草药的开发利用，本文运用溶剂提取法，正相硅胶柱色谱及半制备高效液相色谱法等多种现代提取分离手段，从爵床的乙醇提取物中分离得到4个化合物，其结构分别鉴定为6′-羟基爵床脂素B (1)、爵床脂素B (2)、爵床脂素A (3)、爵床脂素C (4)。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

三用紫外分析仪(ZF-I型，上海顾村电光仪器)；旋转蒸发仪(RE2000A，上海亚荣生化仪器)；循环水式多用真空泵(SHB-ⅢA型，上海贝菌科技)；高效液相色谱仪(Ultimate 3000 半制备型，美国戴安，DAD检测器)；色谱柱(半制备型，YMC-pack ODS-A，250 mm×10 mm，5 μm)；核磁共振波谱仪(AM-600/500型，德国布鲁克)；氮吹浓缩装置(MTN-2800D型，天津奥特赛恩斯仪器)；正相硅胶(200～300目，青岛海洋化工)；硅胶板(GF 254型，青岛海洋化工厂)；分析纯试剂(国药集团)；色谱纯试剂(昌泰兴业)。

2.2 提取与分离

爵床全草500 g粉碎，用95%的乙醇室温浸提3次，每次24 h，将3次所得的浸提液过滤，合并滤液，减压浓缩粗提液，得乙醇提取物(14.9 g)，乙醇提取物用一定量的甲醇进行溶解后，用等量的石油醚萃取3次，得石油醚提取物(3.5 g)和甲醇提取物(11.1 g)，甲醇提取物加水混悬，再用二氯甲烷进行萃取，得二氯甲烷提取物(2.1 g)。二氯甲烷提取物经正相硅胶柱色谱(200～300目, 40.0 g)分离，依次用石油醚-乙酸乙酯(体积比9∶1、8∶2、7∶3、0∶1)进行梯度洗脱，100 mL收集，薄层检测，合并相同部分得到6个流分(Fr.1～6)。Fr.5经一夜沉淀有结晶析出，通过抽滤得黄白色粉末，该黄白色粉末经过半制备高效液相色谱得到化合物1( 2.35 mg, V(乙腈)∶V(水)= 50∶50,tR= 10.52 min )、化合物2(3.32 mg, V(乙腈)∶V(水)= 50∶50,tR= 20.23 min )、化合物3(3.47 mg, V(乙腈)∶V(水)= 50∶50,tR= 24.97 min )、化合物4( 1.27 mg, V(乙腈)∶V(水)= 50∶50,tR= 31.87 min)，化合物1～4的结构如图1和图2所示。

图1 化合物1～3的化学结构式

图2 化合物4的化学结构式

3 结果

3.1 结构鉴定

化合物1: 白色粉末, 分子式为C21H15O7。1H NMR (500 MHz, CD3OD)谱中δH4.07 (3H, s, OCH3-6), 3.86 (3H, s, OCH3-7)为两个甲氧基信号,δH6.01 (1H, d,J= 1.5 Hz, H-7a′), 6.06 (1H, d,J= 1 Hz, H-7b′)为亚甲二氧基信号,δH5.42 (2H, s, H-12)为1-苯代萘酯型木脂素内酯环上特征亚甲基信号, 因为苯环和萘环平面是相互垂直的, 当内酯环朝下时, 亚甲基正好在苯环B的去屏蔽的区域, 故信号在较低场处[9]。此外1H NMR谱还出现了5个孤立芳香质子的信号[δH7.77 (1H, s, H-4), 7.21 (1H, s, H-5), 7.10 (1H, s, H-8), 6.66 (1H, s, H-2′), 6.66 (1H, s, H-5′)], 结合以上数据, 推断该化合物为的结构为1-苯代萘酯型木脂素。13C NMR (125 MHz, CD3OD) 谱中显示有21个碳信号, 在低场有一个羰基碳信号[δC170.3 (C-11)], 内酯环C-12为连氧亚甲基, 化学位移在[δC68.5 (C-12)], 萘环上的6、7位因连接甲氧基, 所以化学位移在[δC149.0 (C-6), 152.3 (C-7)], 与其余八个碳信号共同构成一个萘环[δC134.4 (C-1), 119.9 (C-2), 142.0 (C-3), 119.3 (C-4), 106.4 (C-5), 105.5 (C-8), 133.7 (C-9), 129.1 (C-10)]; 因为6′连接一个羟基, 故化学位移[δC150.8 (C-6′)], 其余[δC113.4 (C-1′), 110.1 (C-2′), 139.9 (C-3′), 148.2 (C-4′), 99.2 (C-5′)]是苯环上的碳信号, [δC101.7 (C-7′)]为亚甲二氧基碳信号, 在高场的两个碳信号[δC56.3 (OCH3-6), 56.1 (OCH3-7)]是6、7位上的甲氧基,数据见表1。综合以上数据, 参考文献[10], 确定化合物1为 6′-羟基爵床脂素B。

化合物2: 白色粉末, 分子式为C21H16O6。比对化合物2和化合物1的NMR, 发现两者的NMR数据相似, 其主要区别在于化合物2的C环存在ABX系统的芳香质子信号[δH6.87 (1H, d,J= 1.5 Hz, H-2′), 6.98 (1H, d,J= 8.0 Hz, H-5′), 6.84 (1H, dd,J=1.5, 7.5 Hz, H-6′)], 而在化合物1存在着两个孤立的芳香质子的信号, 这说明化合物1中6-OH被氢所取代,数据见表1。综合以上数据, 参考文献[11], 确定化合物2为爵床脂素B。

化合物3: 白色粉末, 分子式为C22H18O7。比对化合物3和化合物2的NMR, 发现二者母核相似, 并且两者都拥有一组ABX系统的芳香质子信号[δH6.83 (1H, d,J= 1.5 Hz, H-2′), 6.96 (1H, d,J= 8.0 Hz, H-5′), 6.80(1H, dd,J= 1.5, 8.0 Hz, H-6′)], 两者之间的区别在于多了一个甲氧基信号δH4.14 (3H, s, OCH3-4), 少一个孤立芳香质子的信号, 而这个甲氧基信号处在B环上, 数据见表1。综合以上数据, 参考文献[12], 确定化合物3为爵床脂素A。

化合物4: 白色粉末, 分子式为C22H18O7。比对化合物4和化合物3的NMR, 发现两者的NMR数据基本一致, 唯一不同的地方在于内酯环上亚甲基的化学位移, 同化合物3相比, H-12向高场移动[3:δH5.55 (2H, s, H-12) , 4:δH5.15 (2H, s, H-12)]。当内酯环朝上的时候, 亚甲基正好处在苯环C的屏蔽区域, 信号在较高场处, 根据上述数据以及特征信号判断该化合物为4-苯代萘酯型的结构, 因而推定化合物4为3的立体异构体, 只是由于羰基碳的朝向不同而引起的一些NMR的变化, 数据见表1。综合上述数据, 参考文献[13], 确定该化合物4为爵床脂素C。

表1 化合物1～41H NMR和13C NMR数据

4 结论与讨论

通过对爵床的乙醇提取物进行系统的分离，共得到4个化合物，均为木脂素类，其中化合物1～3为1-苯代-2,3-萘内酯型，化合物4为4-苯代-2,3-萘内酯型，对其结构分别鉴定为 6′-羟基爵床脂素B(1)，爵床脂素B(2)，爵床脂素A (3)，爵床脂素C (4)，目前在爵床中出现较多的木脂素类型为1-苯代-2,3-萘内酯型，而4-苯代-2,3-萘内酯型较少。爵床的化学成分和药理活性和作用机制虽取得部分进展，但大多数种类没有进行系统的化学和药理研究，仍有不少问题有待解决，爵床除富含木脂素成分以外，还有黄酮类化合物(黄酮及其苷类)、三萜类化合物[14]。据文献报道，1-苯代-2,3-萘内酯型是爵床抗肿瘤活性、抗病毒、抗血小板凝聚的有效物质，但对于4-苯代-2,3-萘内酯型的药理研究较少[10]。本实验从爵床中分离得到的4个单体化合物含量很高，并对这4个化合物结构解析部分重点讨论了爵床主要成分芳基萘内酯类木脂素的波谱学特征，为该类化合物结构鉴定提供了依据，也为进一步研究和开发利用爵床提供了一定的物质基础。