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红葱中1个新颖醌类化合物2019-05-21
摘  要: 
目的 研究少数民族药物红葱Eleutherine americana的化学成分。方法  采用硅胶、半制备高效液相分离、TLC检识等方法进行分离纯化,通过NMR、MS等波谱数据鉴定化合物结构。结果  从红葱中分离出5个化合物,分别鉴定为红葱醌A(1)、elecanacin(2)、3-[2-(乙酰氧基) 丙基]-2-羟基-8-甲氧基-1,4-萘醌(3)、2-乙酰基-1,8-二甲氧基-3-甲基萘(4)、二羟基艾榴醇(5)。结论  化合物1为1个新化合物,化合物15均有不同程度抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生长的作用,其中化合物5对2种菌的最小抑菌浓度(MIC)分别为0.30、0.06 μg/mL。

红葱Eleutherine americana Merr. et K. Heyne,多年生草本,为鸢尾科(Iridacea)红葱属Eleutherine Herb. 植物,非《中国药典》收载用药,但为南方少数民族如傣族、彝族、德昂族、黎族等常用中草药,药用部位为全草、鳞茎。该药性苦,味凉,具有清热解毒、散瘀消肿、止血之功效,民间常用于治疗心悸、头晕、跌打肿痛、吐血、咯血等症[1-3]。药理活性筛选表明红葱提取物具有多方面的药理活性,包括抗细菌、抗真菌、扩张动脉血管、抗炎、抗氧化、抗肿瘤等[4-7]。化学成分研究方面,已有学者从红葱中分离得到不同结构类型的化合物,如萘酚类、萘醌类、糖苷类、甾体类等,其中萘酚和醌类含量最为丰富[8-10]。课题组前期从红葱鳞茎中分离得到了一系列化合物并进行了血管舒张作用筛选,本研究进一步从红葱全草中得到了4个醌类化合物红葱醌A(ameriquinoneA,1)、elecanacin(2)、3- [2-(acetyloxy)propyl]-2-hydroxy-8-methoxy-1,4-naphtha-quinone(3)、2-acetyl-1,8-dimethoxy-3-methylna-phthalene(4)和1个萘类化合物二羟基艾榴醇(dihydroeleutherinol,5),其中化合物1为首次报道的新萘醌类化合物。针对红葱提取物的药理活性报道,对所得5个化合物进行了抗菌活性筛选,结果表明,化合物15均有不同程度抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生长的作用,其中化合物5对2种菌的最小抑菌浓度(MIC)分别为0.30、0.06 μg/mL。

1  仪器与材料

Bruker Avance III600型核磁共振波谱仪,德国Bruker公司;创新通恒LC-3000高效液相色谱仪(YMC-Pack ODS-A,250 mm×10 mm,5 μm,体积流量2 mL/min)、RE-2000B型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);柱色谱硅胶、薄层色谱用硅胶GF254(青岛海洋化工有限公司),常规试剂均为分析纯,娃哈哈水。

红葱全草于2016年11月采于广西河池市,经中国医学科学院药用植物研究所海南分所李榕涛副研究员鉴定为红葱Eleutherine americana Merr. et K. Heyne。

2  提取与分离

干燥红葱全草粉末5.0 kg,甲醇冷浸3次,每次24 h,合并冷浸液,残渣用甲醇回流提取2次,每次2 h,合并冷浸和回流提取液,减压回收溶剂,浓缩后得总浸膏812 g。总浸膏用水分散后,依次用石油醚、氯仿、醋酸乙酯和正丁醇洗脱,洗脱液减压浓缩。最终得到石油醚部位浸膏60.8 g、氯仿部位325.1 g、醋酸乙酯部位84.4 g、正丁醇部位138.3 g。取石油醚层浸膏60.8 g经硅胶柱色谱分离,用石油醚-二氯甲烷溶剂系统进行梯度洗脱(1∶0、100∶1、80∶1、60∶1、40∶1、30∶1、20∶1、10∶1、5∶1、2∶1、1∶1、0∶1)。其中,石油醚-二氯甲烷40∶1洗脱部分经硅胶柱色谱(300~400目)梯度洗脱得到4个组分Fr. 1~4。Fr. 1经石油醚-二氯甲烷(100∶1、80∶1、60∶1、40∶1)梯度洗脱,TLC薄层检识合并相同组分得到化合物3(2.7 mg);Fr. 2经石油醚-二氯甲烷(80∶1、60∶1、50∶1)梯度洗脱,TLC薄层检识合并相同组分得到化合物2(21.3 mg);Fr. 3经石油醚-二氯甲烷(50∶1、40∶1、30∶1)梯度洗脱,TLC薄层检识合并相同组分得到化合物4(8.3 mg)。氯仿层浸膏325.1 g经硅胶柱色谱分离,石油醚-醋酸乙酯溶剂系统进行梯度洗脱(80∶1、60∶1、50∶1、30∶1、20∶1、10∶1、8∶1、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4、0∶1)。其中,石油醚-醋酸乙酯30∶1洗脱部分经硅胶柱色谱(300~400目)梯度洗脱(石油醚-醋酸乙酯40∶1、30∶1、20∶1),TLC薄层检识合并相同组分得到化合物1(2.2 mg),混合组分进一步进行高效液相色谱分离纯化得到化合物5(1.4 mg,tR=22.9 min,甲醇-水82∶18)。

3  结构鉴定

化合物1:黄色粉末(甲醇)。[α]20D +65.4° (c 0.10, MeOH);HR-ESI-MS m/z: 369.091 8 [M+Na]+(计算值369.095 0,C16H16O4Na),确定分子式为C16H16O4,不饱和度为9。1H-NMR谱(表1)给出3个相互偶合的芳环质子δH 7.16 (1H, d, J = 8.4 Hz), 7.38 (1H, d, J= 8.4 Hz), 7.50 (1H, t, J = 8.4 Hz),提示结构中存在1,2,3,-三取代的芳环ABM偶合系统;δH4.86 (1H, q, J = 6.6 Hz) 和1.24 (3H, d, J = 6.6 Hz) 提示结构中存在 -CH(CH3)-O– 结构单元;甲基质子δH1.97 (3H, s) 表明结构中存在乙酰基取代;甲氧基δH 3.66 (3H, s) 提示结构中存在羧甲基官能团。13C-APT谱(表1)共给出16个碳信号,其中δC 184.6, 182.7, 156.9, 141.1, 136.7,136.0, 131.9, 117.2, 116.8, 115.2为萘醌结构单元碳信号[6-7]δC 67.9, 21.0为-CH (CH3)-O-片段碳信号;δC 170.4, 21.2为乙酰基碳信号;δC172.2, 53.0为羧甲基碳信号;上述片段与氢谱信号推断完全一致。HMBC谱显示(图1),δH7.38 (H-5) 和2.01 (H-3′a) 均与δC184.6存在远程相关,提示C-4位的化学位移为δC184.6;另外δH 1.24 (2′-CH3) 与δC 67.9 (C-1′) 和δC136.7 (C-2) 存在远程相关,且δH 4.86 (H-1′) 与δC 182.7 (C-1) 和136.7 (C-2) 存在远程相关,提示C-1和C-2位的化学位移分别为δC 182.7和136.7;另外,连氧质子δH 4.86与δC 170.4 (-OCO) 存在远程HMBC相关,提示乙酰基与-CH (CH3)-O-片段相连,且-CH (CH3)-O-取代在萘醌的C-2位上;δH2.01 (1H, d, J = 15.0 Hz, H-3′a),2.26 (1H, d, J = 15.0 Hz, H-3′b) 与δC141.1 (C-3) 和δC 172.2 (-CO) 存在远程HMBC相关,表明羧甲基与-CH2-相连,该片段取代在苯醌的C-3位上。进一步分析HMBC发现,δH3.91 (-OCH3)、7.50 (H-6) 均与δC 156.9 (C-8) 存在远程相关,提示C-8位存在甲氧基取代。C-1′位的绝对构型通过CD谱确定。在CD谱中,由于苯醌的ππnπ电子跃迁效应,化合物1在290 nm (Δε−1.2) 和255 nm (Δε +2.0) 处出现Cotton效应,提示化合物1的C-1′为R构型[11]。综上所述,化合物1的结构确定如图1所示,为1个新颖醌类化合物,命名为红葱醌A。

化合物2:黄色粉末(甲醇)。ESI-MS m/z:295 [M+Na]+1H-NMR (600 MHz, CDCl3) δ: 7.67 (1H, d, J = 7.8Hz, H-5), 7.72 (1H, t, J = 7.8 Hz, H-6),7.29 (1H, d, J = 7.8 Hz, H-7), 4.61 (1H,dd, J = 6.6, 3.6 Hz, H-2′), 4.55 (1H,m, H-3′), 1.46 (3H, d, J = 6.6 Hz, H-5′),3.97 (3H, s, 8-OCH3);13C-NMR (150 MHz, CDCl3) δ:195.8 (C-1), 45.4 (C-2), 56.5 (C-3), 196.3 (C-4), 138.2 (C-4a), 119.3 (C-5), 134.9 (C-6), 117.2 (C-7), 159.3(C-8), 124.3 (C-8a), 31.0 (C-1′),80.9 (C-2′), 75.9 (C-3′), 42.0 (C-4′), 19.2 (C-5′), 56.5 (8-OCH3)。以上数据与文献报道基本一致[5],故鉴定化合物2为elecanacin。

化合物3:黄色粉末(甲醇)。ESI-MS m/z:327 [M+Na]+1H-NMR (600 MHz, CDCl3) δ: 7.80 (1H, d, J = 7.8Hz, H-5), 7.72 (1H, t, J = 7.8 Hz, H-6),7.26 (1H, d, J = 7.8 Hz, H-7), 5.20 (1H,m, H-2′), 1.28 (3H, d, J = 6.6 Hz, H-5′),1.96 (3H, s, 2′-OCOCH3), 4.04 (3H, s, 8-OCH3);13C-NMR (150 MHz, CDCl3) δ:179.6 (C-1), 154.6 (C-2), 117.6 (C-3), 184.2 (C-4), 135.0 (C-4a), 119.9 (C-5), 136.6 (C-6), 116.8 (C-7),160.2 (C-8), 116.9 (C-8a), 29.6(C-1′), 69.6 (C-2′), 20.1 (C-3′), 21.4 (2′-OCOCH3), 170.7 (2′-OCOCH3),56.6 (8-OCH3)。以上数据与文献报道基本一致[10],故鉴定化合物3为3-[2-(acetyloxy) propyl]-2- hydroxy-8-methoxy-1,4-naphthoquinone。

化合物4:黄色粉末(甲醇)。ESI-MS m/z:267 [M+Na]+1H-NMR (600 MHz, CDCl3) δ: 7.76 (1H, d, J = 7.8Hz, H-5), 7.71 (1H, t, J = 7.8 Hz, H-6),7.32 (1H, d, J = 7.8 Hz, H-7), 2.49 (3H,s, H-2′), 2.06 (3H, s, H-3′);13C-NMR (150 MHz, CDCl3) δ:182.8 (C-1), 139.9 (C-2), 147.3 (C-3), 185.5 (C-4), 139.9 (C-4a), 119.5 (C-5), 135.4 (C-6), 118.0 (C-7), 159.6(C-8), 119.0 (C-8a), 202.1 (C-1′),31.7 (C-2′), 12.7 (C-3′), 56.5 (8-OCH3)。以上数据与文献报道基本一致[12],故鉴定化合物4为2-acetyl-8-methoxy-3-methylnaphthoquinone。

化合物5:黄色粉末(甲醇)。ESI-MS m/z:281 [M+Na]+1H-NMR (600 MHz, CDCl3) δ: 6.95 (1H, d, J = 1.8 Hz, H-1), 6.45 (1H, d, J= 1.8 Hz, H-6), 6.53 (1H, d, J = 1.8Hz, H-8), 4.86 (1H, m, H-4′), 2.66 (3H, s, H-1′), 1.65 (3H, d, J = 6.6 Hz, H-5′);13C-NMR (150 MHz, CDCl3) δ:122.5 (C-1), 139.8 (C-2), 107.7 (C-3), 162.0 (C-4), 113.2 (C-4a), 157.7 (C-5), 101.8 (C-6), 158.9 (C-7), 101.4(C-8), 136.8 (C-8a), 20.9 (C-1′),191.5 (C-2′), 45.4 (C-3′), 76.5 (C-4′), 23.2 (C-5′)。以上数据与文献报道基本一致[13],故鉴定化合物5为二羟基艾榴醇。

4  抗菌实验

针对红葱提取物的药理活性报道,对所得的5个化合物进行抗金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus(ATCC6538)和大肠杆菌Escherichia coli(ATCC25922)活性筛选,左氧氟沙星作为阳性对照。

金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别接种于培养基上,37 ℃培养24 h后,从平板中刮取菌落,以无菌生理盐水稀释,用麦氏比浊管测细菌浓度,配制成9×106 CFU/mL细菌稀释液,从各种细菌稀释管中分别取0.05 mL菌液,点种于各浓度药物平板及不含药物的对照平板上,37 ℃培养24 h后观察并记录化合物及阳性药的MIC值,实验重复3次,结果见表2。

上述结果表明,红葱提取物中所含的萘酚或醌类均有一定程度抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生长的功效,其中化合物5的抑制效果最为显著,对2种细菌的MIC值最低,分别为0.30、0.06 μg/mL。

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