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1、精品论文大集合茎直黄芪地上部分化学成分研究刘忠艳 1,赵宝玉 1 ,王建军 2,四朗玉珍 3,路 浩 1(1 西北农林科技大学动物医学院,陕西杨凌 712100;2 陕西省西安市公安局,陕西西安 710000;3 西藏农牧科学院畜牧兽医研究所,西藏拉萨 850000)摘 要:采用D101大孔树脂、聚酰胺和硅胶柱层析等色谱技术柱色谱法分别对茎直黄芪地上部 分正丁醇部位和水部位化学成分进行分离纯化,并利用理化常数和波谱等数据进行化学结构鉴定。 从茎直黄芪地上部分正丁醇部位和水部位共分离得到7个化合物,经结构鉴定为氧化氮苦马豆素(1)、1-羟基吲哚里西啶(2)、斑荚素(3)、山奈酚-4-甲基醚(4)
2、、鼠李柠檬素-3-氧-D-半乳糖苷(5)、 角鲨烯(6)和苦马豆素(7)。除化合物7外,其余均首次从茎直黄芪中分离得到。关键词:茎直黄芪;化学成分;苦马豆素;吲哚里西啶生物碱;角鲨烯Study on the chemical compositions of the aerial part ofAstragalus strictusLiu Zhong-yan1, Zhao Bao-yu1, Wang Jian-jun2, Sonam Yudren3, Lu Hao1(1 College of Veterinary Medicine, Northwest A&F University, Yangl
3、ing, Shaanxi, 712100; 2 Shaanxi Public Security Bureau, Xian, Shaanxi, 712100; 3 Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences, Lhasa, Tibet, 850000)Abstract: The chemical compositions of n-butanol extract and water extract from the aeria
4、l part of Astragalus strictus were studied by D101 macroporous resin and silica gel column chromatography successfully. 7 compounds were isolated and identified as swainsonine N-oxide (1), l-hydroxyindolizidine (2), lentiginosine (3), kaempferol-4-methylether (4), rhamnocitrin-3-O-D-galactoside (5),
5、 squalene (6), swainsonine (7). All of them except compound 7 were isolated from this plant for the first time.Key words: Astragalus strictus; chemical compositions; swainsonine; indolizidine alkaloid; squalene茎直黄芪(Astragalus strictus Grah ex Benth)俗称醉马草,藏语称“通查、通扎、 饿治轮、饿珍玛”等,为豆科黄芪属(Astragalus)多年生草本植
6、物。主要分布于我国 西藏冈底斯山以东和以南的西藏各地,生长在海拔2900 m4600 m的河边湿地、路旁、 田边、河滩砾石地和山坡草地等环境1。长期以来,由于自然因素和人为因素的影响, 草地沙化、退化严重,使得茎直黄芪在某些草地的植物群落中独据优势,已成为我国沙 漠化草地主要代表性植物之一。如在西藏乃东县哈鲁岗乡等地其平均覆盖率达到了70%80%,有些草地甚至全被茎直黄芪占据,目前仍有蔓延之势2。家畜采食后可引 起以中枢神经机能障碍为特征的慢性中毒,严重者导致不可逆性损伤或死亡。此外,还基金项目:农业部援藏项目(西藏草地醉马草综合防治与利用技术研究,农发司 20071010) 作者简介:刘忠艳
7、(1982),男,汉族,四川邻水人,硕士研究生,主要从事有毒植物化学成分分析研究。E-mail: 通讯作者:赵宝玉,E-mail: 7可影响母畜和公畜的繁殖机能,造成怀孕母畜流产、死产、弱胎、畸形胎儿,公畜精子品质降低等,给畜牧业生产带来巨大的经济损失。据报道,西藏山南地区仅2001年因采 食茎直黄芪中毒的家畜就占39.94%,给西藏畜牧业的可持续发展造成了巨大影响3。赵 宝玉等4通过瘤胃瘘管给山羊投服茎直黄芪草粉对其毒性及中毒机理进行研究,结果表 明茎直黄芪的主要有毒成分是吲哚里西啶类生物碱苦马豆素,证实茎直黄芪是我国疯 草类有毒植物的主要优势种之一。茎直黄芪从生态特性方面,具有喜湿、抗寒、
8、耐干旱,对土壤的盐碱化有较强的适 应能力,加之其根系发达,结实量大,繁殖力和侵占性强,已成为青藏高原特有的植物 群落,资源十分丰富。目前,对茎直黄芪化学成分的系统研究,国内外尚未见报道。本 试验通过对茎直黄芪大极性化学成分(正丁醇部位和水部位)系统研究,为茎直黄芪资 源的药理活性研究与开发,以及家畜疯草中毒病防治深入研究提供重要理论依据。1 材料与方法1.1 仪器与材料1.1.1 植物材料茎直黄芪地上部分,2005 年 8 月采自西藏拉萨,阴干,粉碎备用。由西北农林科技大学生命科学院张跃进研究员鉴定。1.1.2 主要试剂D101 大孔树脂(天津市海光化工有限公司);柱层析用聚酰胺 3060 目
9、(中国医 药集团上海化学试剂公司);薄层层析用硅胶 GF254100200 目,柱层析用硅胶 200300 目(青岛海洋化工有限公司);其余试剂均为国产分析纯。1.1.3 主要仪器RE52AA 旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂);X6 显微熔点测定仪(未校正, 北京泰克仪器有限公司);ZF-2 型三用紫外仪(上海市安亭电子仪器厂);NICOLET AVATAR 360FT-IR 分光光度计(美国 Nicolet 公司);Agilent 1100 Series LC/MSD Trap 质 谱仪(美国 Agilent 公司);BRU KER500F TNMR 光谱仪(TMS 为内标,德国 Bruke
10、r 公司)。1.2 试验方法1.2.1 总浸膏制备植物样品 10 kg 同时采用冷浸法和加热回流法两种方法提取得到茎直黄芪总浸膏, 然后溶解于蒸馏水中依次用极性由小到大的石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取,收 集各部分萃取液减压浓缩,得到各极性段浸膏。1.2.2 化学成分分离1.2.2.1 茎直黄芪正丁醇部分化学成分分离将茎直黄芪正丁醇萃取部分(50 g)溶解于水中上样于 D101 大孔树脂,用蒸馏水 及其不同浓度的乙醇(20%、40%、60%、100%)依次洗脱,流速 12 BV/h,250 mL 收集一份,TLC 检测合并相同部分后得到正丁醇水部分、20%醇部分、40%醇部分、60% 醇部
11、分和 100%醇部分等 5 部分分离物。正丁醇水部分(4 g)经制备性薄层色谱分离,V 乙酸乙酯: V 乙醇: V 氨水: V 水(4:16:1:1) 为展开剂,二次展开后刮板,用甲醇处理并经丙酮重结晶得到化合物 1(12 mg)。正丁 醇水部分(8 g)经 V 氯仿: V 甲醇: V 氨水柱层析梯度洗脱,TLC 检测后合并相同部分,合并 的第 3 部分、第 5 部分经甲醇处理后分别得到化合物 2(17 mg)、化合物 3(8 mg)。正丁醇 40%醇部分(7 g)采用聚酰胺柱,通过不同浓度乙醇梯度洗脱,TLC 检测 合并,得到 8 个部分。其中第 3 部分经硅胶柱层析,V 氯仿: V 甲醇梯
12、度洗脱,第 3457 份合并经氯仿丙酮重结晶得到化合物 4(23 mg)。第 6 部分经甲醇重结晶得到化合物5(18 mg)。1.2.2.2 茎直黄芪水部分化学成分分离茎直黄芪水部分(43 g)经硅胶柱层析,乙酸乙酯:工业酒精:浓氨水梯度洗脱,每30 mL 收集 1 份,TLC 检测合并相同部分后得到 15 个部分。第 6 部分经硅胶柱层析,V 氯仿: V 甲醇: V 氨水(6:1:0.5)洗脱得到 2 个部分,分别用氯仿处理和甲醇重结晶后得到化合 物 6(26 mg)。第 8 部分经碱性氯仿处理,减压升华得到化合物化合物 7(33 mg)。1.2.3 化合物结构鉴定借助于 UV、IR、MS、
13、GC-MS、H1NMR、C13NMR、2D-NMR 等化合物结构鉴定 技术,对分离得到的化合物 1-7 的结构进行鉴定。2 结果与分析化合物 1淡黄色菱形结晶(丙酮),极易吸潮。经 V 氯仿: V 甲醇: V 氨水: V 水70:26:2:2展开,H2O210%醋酐乙醇Ehrlichs 试剂显色,Rf 值为 0.12(红色)。IRmax(KBr,cm-1):3438(-OH),2918(C-H),2850(Bohlman 带)。从化合物 1 的红外光谱图可以看到羟 基,Bohlman 带的存在,即化合物 1 是苦马豆素类似物;根据 Molyneux 等(1990)提 供的疯草中吲哚里西啶类生物
14、碱标准品的 Rf 值(氧化氮苦马豆素 0.12),再结合 Molyneux 等(1982)报道的氧化氮苦马豆素的理化特性及其光谱数据,确定化合物 1 是氧化氮苦 马豆素(swainsonine N-oxide),分子式为:C8H16NO4。化合物 2无色油状液体(甲醇)。EI-MS m/e:141(M+),122,97(100%),82,69,55,41,28。IRmax(KBr,cm-1):2800(Bohlmann 带)。1H-NMR(400 MHz,D2O) (ppm):6400(m,1H),3.47(s,1H),3.00(m,2H),1.77(m,10H)。通过薄层 色谱分析,化合物
15、2 和苦马豆素,斑荚素显色特性相同,故判断化合物 2 和苦马豆素, 斑荚素为同一类物质。再通过质谱图分析发现,分子离子峰(M+)为 141,即分子量与斑荚素相差 16(结构相差 1 个-OH),且主要碎片离子相同。结合 1H NMR 以及文献5确定化合物 2 是 1-羟基吲哚里西啶(l-hydroxyindolizidine),分子式为:C8H15NO。化合物 3无色油状液体(甲醇)。m.p. 103104。IRma(xKBr,cm-1):3420(-OH),2942(Bohlman 带)。EI-MS m/e:157(M+),140,123,97(100%),81,61,43,27。1H-NM
16、R(400 MHz,D2O)(ppm):4.06(1H,dd,H-2),3.62(1H,d,H-1),2.90(1H,dd,H-5),2.84(1H,d,H-3),2.64(1H,d,H-3),2.03(1H,dd,H-5),1.98(1H,dd,H-8),1.22-1.90(6H,m);13C-NMR(100 MHz,D2O)(ppm):84.6(C-2),79.2(C-1),71.4(C-8),62.2(C-3),54.3(C-5),29.4(C-6),25.8(C-8),24.8(C-7)。经过对以上谱图数据的综合分析,结合文献6,7 确定化合物 3 是斑荚素(Lentiginosine
17、,1S,2S,8S-1,2-dihydroxyindolizidine),分子式为:C8H15NO2。化合物 4黄色针状结晶(氯仿丙酮)。m.p. 222223。UV max(EtOH):267 nm,365nm。ESI-MS:301M+H+,273,表明其分子量为 300。1H-NMR(400 MHz,DMSO) (ppm):12.47(1H,d,5-OH),10.18(1H,s,7-OH),9.55(1H,s,3-OH),8.08(2H,d,H-2, 6),6.93(2H,d,H-3, 5),6.74(1H,d,H-8),6.34(1H,d,H-6),3.85(3H,s,OCH3)。以上数
18、据与文献8,9报道的 3,5,7-三羟基-4-甲氧基黄酮醇谱图 数据一致,故化合物 4 确定为 3,5,7-三羟基-4-甲氧基黄酮醇,即山奈酚-4-甲基醚(Kaempferol-4-methylether)。分子式为 C16H12O6。化合物 5黄色片状结晶(甲醇)。m.p. 255256。UV max(EtOH):266 nm,349.5nm。EI-MS m/e:300,271,257,167,150,136,121,105。1H-NMR(400 MHz, DMSO)(ppm):苷元部分 8.08(2H,d,H-2, 6),6.85(2H,d,H-3, 5),6.73(1H, d,H-8),
19、6.36(1H,d,H-6),3.65(3H,s,OCH3),糖上氢信号 5.42(1H,d,H-1),5.224.49(4H,d,H-2, 3, 4,5),3.64(2H,dd,H-6)。H-2与 H-5竖键偶合,H为二重峰,故为 糖苷。13C DMPT:(100 MHz,DMSO)(ppm):苷元部分 156.4(C,C-2),133.4(C,C-3),177.8(CO,C-4),160.2(C,C-5),98.0(C,C-6),165.2(C,C-7),92.4(C,C-8),161.0(C,C-9),105.0(C,C-10),120.9(C,C-1),131.2(CH,C-2, 6)
20、,115.2(CH,C-3, 5),156.8(C,C-4),56.2(OCH3),糖上碳 信号 101.6(CH,C-1),73.2(CH,C-2),75.9(CH,C-3),68.0(CH,C-4),71.3(CH,C-5),60.3(CH2,C-6)。将化合物 5 水解得到的六碳糖经与标准品对照确定 为 D-半乳糖。经过对以上谱图数据和试验现象的综合分析,结合文献10,11确定化合物 5 为 鼠 李 柠 檬 素 -3- 氧 -D- 半 乳 糖 苷 ( Rhamnocitrin-3-O-D-galactoside ), 分 子 式 为 C22H22O11。化合物6 淡黄色澄清油状液体(甲醇
21、)。m.p. 7577。EI-MS m/e:410(M+),137,121,95,82,69(100%),55,41。该化合物质谱图与2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯标准谱图完全一致,故确定其为2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯,俗称角鲨烯(Squalene),分子式为C30H50。化合物 7白色针状结晶。m.p. 144145。经 V 氯仿: V 甲醇: V 氨水: V 水70:26:2:2展开,H2O210%醋酐乙醇Ehrlichs 试剂显色,Rf 值为 0.47(紫红色)。IRmax(K
22、Br,cm-1):3 423(-OH),2 943,2 891(C-H),2 828(Bohlman 带),1 072。EI-MSm/e173(M+),155,138,116,115,96(100%),84,72,43。1H-NMR(500 MHz,C5D5N),13C DMPT(125 MHz,C5D5N),1H-1H COSY 和 HMBC 数据见表 1。经过对以上谱图和数据的综 合分析,结合文献12,13确定化合物 7 是苦马豆素(1,2,8,8-trihydroxyindolizidine),分子 式为:C8H15NO3。表 1 化合物 7 的 1H-NMR,13C DMPT,1H-1
23、H COSY 和 HMBC 数据Table 1 1H-NMR and 13C-NMR (including DMPT), 1H-1H COSY and HMBC Data for compound 7 InC5D5N, in ppm, J in HzCH编号1H-NMR13C DMPT1H-1H COSYHMBCNumber(500 MHz)(125 MHZ)(500 MHz)(500 MHz)14.68 (1H,dd,J=6.2,4.2)70.9 (CH)H-2, 8C-2,3,824.44 (1H,t,J=6.5)69.5 (CH)H-1,3C-1,3, 83 3.24 (1H,d, J=
24、9.8) 2.41 (1H,dd, J=9.8,7.0)63.3 (CH2)H-2C-1,2,5, 85 2.90 (1H,d, J=10.4) 1.83 (1H,td, J=10.9,2.9)52.5 (CH2)H-6C-3,6,7, 86 1.63 (1H, qt, J=13.0,3.9) 1.57 (1H,dt, J=13.0,3.8)24.6 (CH2)H-5H-7C-5,7,87 1.49 (1H,qd, J=12.1,3.6) 2.22 (1H,dd, J=12.1,3.5)34.5 (CH2)H-8,6C-5,6,8, 884.40 (1H,dd, J=9.9,4.6)66.5
25、(CH)H-7,8C-1,6,7, 882.00 (1H,dd, J=8.8,4.1)75.5 (CH)H-1,8C-1,2,3,5,7,83 讨论多羟基吲哚里西啶生物碱如栗精胺、苦马豆素、斑荚素等是潜在的葡萄糖苷酶抑制 剂,具有多样的生物活性。苦马豆素便是其中的代表,它具有良好的抗肿瘤,抗病毒及 其免疫调节活性,成为目前研究新型抗肿瘤药物的热点。斑荚素能选择性抑制真菌糖苷 酶、淀粉葡萄糖苷酶的活性,而对其它-葡萄糖苷酶如蔗糖酶、麦芽糖酶、酵母-葡萄 糖苷酶,葡萄糖苷酶等没有抑制作用,是迄今为止发现的第一个只含两个羟基的糖苷 酶抑制剂,其作用机制是结构中反式排列的羟基组与葡萄糖淀粉酶Arg54
26、和Asp55残基之 间的强氢键相互作用14。它具有较高的抗HIV活性15,16,是用于治疗HIV等疾病的潜在 药物,因此开拓其来源具有广阔的应用前景。疯草类植物是吲哚里西啶生物碱的天然来源之一。1982年,美国学者Molyneux等从 绢毛棘豆中分离并鉴定出苦马豆素和氧化氮苦马豆素;1990年又分离得到斑荚素。国内对疯草类植物中吲哚里西啶类生物碱研究起步较晚,主要集中在苦马豆素分离、生物活性等一系列的研究上,对其它吲哚里西啶类生物碱研究较少。赵宝玉17通过高分辨质谱 分析,从变异黄芪(Astragalus variabilis)中鉴定出4种吲哚里西啶生物碱即苦马豆素、 斑荚素、澳栗精胺和1-羟
27、基吲哚里西啶。本试验首次从茎直黄芪中分离并鉴定得到斑荚 素,开辟了其植物来源的又一新途径,为茎直黄芪的开发利用打下了基础。角鲨烯可以促进血液循环,帮助预防及治疗因血液循环不良而引起的病变;活化身 体机能细胞,帮助预防及治疗因机能细胞缺氧而引致的病变,全面增强体质,延缓衰老, 提高抗病的免疫能力;消炎杀菌,帮助预防及治疗细菌引致的疾病;修复细胞,加快伤 口愈合18,19。角鲨烯来源有限,价格昂贵,如果能拓宽其来源,将会带来巨大的经济效 益。参考文献:1 吴征镒. 西藏植物志M. 北京:科学出版社,1985: 841.2 WANG J J(王建军), ZHAO B Y(赵宝玉), FAN Z F(
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