天然中药麦冬化学成分的研究

摘要目的：研究麦冬须根的化学成分。方法：运用经典色谱学方法，如硅胶、ODS、RP-18、凝胶SephadexLH-20、大孔树脂HPD-100等，从药用植物麦冬须根中分离纯化单体化合物，以高效液相色谱法(HPLC)和薄层色谱法(TLC)进行检识及液相分析；通过光谱学方法，如质谱(ESI)、核磁共振(NMR)等波谱技术综合解析，推导出化合物的分子式，计算不饱和度，再根据基团特征信号及类型化合物骨架信号推断鉴定化合物结构。结果：从麦冬须根中分离纯化出6个单体化合物，包含2个甾体皂苷，2个高异黄烷酮，2个芳环酯，经文献检索对比，均为已知化合物。分别鉴定为：麦冬皂苷C(ophiopojaponinC，1)、麦冬慈溪皂苷A(cixi-ophiopogonA，2)、麦冬黄烷酮C(ophiopogonanoneC，3)、8-醛基异麦冬黄烷酮B(8-formylophiopogonanoneB，4)、对苯二甲酸-(2-乙基己基)己酯(5)、邻苯二甲酸-二丁酯(6)。关键词：麦冬须；化学成分；分离纯化；甾体皂苷；黄烷酮；结构鉴定

AbstractObjective:TostudythechemicalcompositionofRadixRadix.Methods:Usingclassicalchromatographymethods，suchassilicone，ODS，RP-18，andgelSephadexLH-20，fromporousresinHPD-100，liquidchromatography(HPLC)，spectromethod，suchasmassspectroscopy(ESI)，nuclearmagneticresonance(NMR)todeterminethesaturation，andthecharacteristicsignalandthestructureofthetypecompounds.Results:Sixmonomercompounds，includingtwosteroidalsaponins，twohighisofanonesandtwoarylesters，wereknowncompoundsbyliteraturesearch.Theywereidentifiedas:MaccosinC(ophiopojaponinC，1)，MaconCixisaponinA(cixi-ophiopogonA，2)，MacflavoneC(ophiopogonanoneC，3)，8-aldehydeisomalflavoneB(8-formylophiopogonanoneB，4)，terephthalate-(2-ethylhexyl)hexester(5)，phthalate-dibutylester(6).Keywords:ophiopog;chemicalcomposition;separationandpurification;steroidalsaponins;flavanone;structuralidentification

1麦冬须中化学成分的研究概况自2019年新型冠状病毒流行以来，我国推出的31个防治中药方中中药材麦冬的使用频率排名第四。显然，麦冬的化学成分在新冠肺炎的治疗中发挥着主导作用，因而也受到了国际社会新一波的广泛关注。而麦冬须为植物中药麦冬的干燥须根，是百合科沿阶草属多年生常绿草本植物，叶呈禾叶状，基生成丛，苞片披针形，先端渐尖，茎短根粗，中间或近末端常膨大成椭圆形或纺锤形的小块根，种子球形，花期5-8月，果期8-9月。麦冬须的产地在我国分布广泛，主产于江浙一带地区，四川、福建、安徽等地也有分布；根据产地不同，又将麦冬分为了浙麦冬须、川麦冬须、湖北麦冬须[1]。麦冬须味甘、微苦，性微寒，具有养阴生津，清心润肺、止咳的功效，用于治疗肺燥干咳、虚痨咳嗽、阴虚劳嗽、喉痹咽痛、津伤口渴、内热消渴、心烦失眠、肠燥便秘，是古方“生脉散”的主要成分之一，目前临床上常用的中药制剂中含麦冬的有参麦散(生脉散)、参麦注射液和生脉注射液，临床上用于治疗心脑血管等疾病[2][3]。通过现代药理研究发现，麦冬具有抗心肌缺血、抗血栓、抗肿瘤、降血糖、抗衰老、抗辐射等作用。其中，具有药理活性的化学成分主要为甾体皂苷类、高异黄酮类、多糖类、挥发油类化合物[4]。文献调研发现，麦冬中主要发挥药效作用的是皂苷类和黄酮类的化学成分[7]。麦冬须根常被认为是药材麦冬的“弃品”，本课题选取麦冬须根作为研究对象，基于对麦冬化学成分的研究的调研，对麦冬须根进行深入的植物化学成分研究，揭示其可替代麦冬入药的物质基础，为其进一步的有效利用提供有利支撑。1.1甾体皂苷类甾体皂苷类化合物是一类天然药用植物中重要的化学成分，具有广泛的药理作用和显著的生物活性，尤其是在临床上常用于治疗心脑血管方面的相关疾病。此外，在抗肿瘤、免疫调节、降血糖等方面也表现出显著的活性[8]。根据报道，世界上近150种植物中含有200多种天然甾体皂苷，而麦冬就是这些植物中富含甾体皂苷的佼佼者，目前从其中分离得到了72种甾体皂苷[4]。通过研究表明，麦冬须中甾体皂苷的基本化学结构类型分为螺甾型和呋甾型两类[3]。图1.代表甾体皂苷结构类型骨架1.2高异黄酮类通过国内外研究表明，中国药典2020年版中收载的麦冬类药材有麦冬和山麦冬两种[1]，通过TLC鉴别两类中药材在化学成分的不同，发现二者具有明显的化学成分含量差异。麦冬中含甾体皂苷和高异黄酮两类化学成分，而山麦冬中只含有甾体皂苷类成分，不含高异黄酮类成分，所以高异黄酮类化学成分也成为了鉴别两种中药材的重要指标成分[5][6]。图2.代表高异黄酮结构类型骨架1.3其他成分除上述两种麦冬须中重要的活性化学成分外，麦冬须中还含有多糖、挥发油、豆甾醇，β-谷甾醇等化学成分，其中，麦冬须中的多糖成分具有保护脑缺血损伤、降血糖、增强免疫力、抗衰、抗敏等多种生物活性[7]。而其他的化学成分如酚类、有机酸、糖苷等也发挥着较为重要的药理作用。2麦冬须中活性成分的实验研究2.1实验的仪器与材料表1实验仪器仪器名称型号/规格厂家超导核磁共振仪(TMS作为内标，为Hz)BrukerAM-400JDRX-500AVIII-600MHzBRUKE牛津仪器科技(上海)有限公司大昌洋行(上海)有限公司ESI质谱仪APIQstartime-of-flightAgilent1100(5μm，4.6×250mm)赛默飞世尔科技(中国)有限公司深圳德普仪器有限公司HPLC高效液相色谱仪ZorbaxSB-C18(5μm，9.4×250mm)赛默飞世尔科技(中国)有限公司小型旋转蒸发仪RE-6000A型上海亚荣生化仪器厂表2实验材料材料名称型号/规格厂家凝胶SephadexLH-20943-1-2GEHealthcare硅胶100–200目200–300目青岛海洋化工厂生产薄层硅胶板G，F254mm青岛海洋化工厂生产反相硅胶RP-1840–63μmMerckMCI75–150μm日本三菱公司0.8%硫酸(H2SO4)溶液0.80%国药集团化学试剂有限公司95%乙醇(C2H6O)溶液95%国药集团化学试剂有限公司甲醇(CH3OH)试剂2111051国药集团化学试剂有限公司二氯甲烷(CH2Cl2)试剂2020807国药集团化学试剂有限公司三氯甲烷(氯仿，CHCl3)试剂1809031国药集团化学试剂有限公司石油醚PE试剂2203467西陇科学股份有限公司乙酸乙酯EA试剂2109151湖南湘易康制药有限公司2.2麦冬须中活性成分的提取、分离纯化2.2.1提取的实验部分将麦冬须药材(1500.0kg)粉碎后，在室温下，用75%乙醇溶液冷浸3天，反复浸泡三次，然后合并浸提液，减压蒸馏，干燥得到5.0kg麦冬须药材浸膏。预先处理好大孔树脂柱(HPD-100)，把浸膏溶解后装入其中，分别以不同浓度的乙醇溶液(20%、60%、95%)进行洗脱划段，得到60%乙醇洗脱部分1.5kg[9][10]。2.2.2分离纯化的实验部分60%乙醇洗脱部分1.5kg用100–200目的硅胶拌样，200–300目的硅胶装柱，以CHCl3-CH3OH为洗脱剂，进行20:1-0:1的梯度洗脱，通过薄层色谱(TLC)进行化合物检识，然后合并相同组分，得到48个部分Fr.1–48。Fr.46~48(600.0g)部分用硅胶柱进行层析划段，以CHCl3-CH3OH为洗脱剂，进行20:1–0:1的梯度洗脱，合并相同组分，得到9个部分Fr.C1–9；Fr.C4(140.0g)部分经反相ODS进行层析划段，以反向硅胶RP-18为固定相，以C2H6O/H20为流动相，进行55:45–100:0的梯度洗脱，合并相同组分，得到4个组分(Fr.C4-1–C4-4)；Fr.C4-2(47.0g)部分用硅胶柱进行层析划段，以CH2Cl2-CHCl3-CH3OH为洗脱剂，进行12:18:1–0:0:1梯度洗脱，合并相同得到7个组分(Fr.C4-2-1–C4-2-7)；Fr.C4-2-3(1.5g)分别经凝胶(LH-20)，甲醇洗脱，HPLC制备得到化合物1(23.4mg)和2(23.4mg)。Fr.2(取约60.0g)部分用硅胶柱进行层析，以PE-EA为洗脱剂，进行200:1–0:1的梯度洗脱，合并相同后得到12个部分Fr.md-2-1~md-2-12；Fr.md-2-1(10.6g)部分经硅胶柱进行层析划段，以PE-EA为洗脱剂，进行200:1–0:1的梯度洗脱，合并相同组分后得到3个组分(Fr.md-2-1-1–md-2-1-3)；Fr.md-2-1-3(4.0g)部分用凝胶(LH-20)，用丙酮试剂进行洗脱，得到4个部分(Fr.md-2-1-3-1–md-2-1-3-4)，得到化合物5(41.9mg)；Fr.md-2-8(2.0g)用正相硅胶柱进行层析划段，以PE-EA为洗脱剂，进行100:1–0:1的梯度洗脱，然后合并相同组分，其中Fr.md-2-8-2(1.8g)有蓝色主点存在，经HPLC制备得到化合物6(396.4mg)；Fr.md-2-9(5.0g)用硅胶柱进行层析划段，以PE-EA为流动相，进行30:1–0:1的梯度洗脱，合并相同组分，得到7个组分(Fr.md-2-9-1–md-2-9-7)；Fr.md-2-9-6(600mg)分别经凝胶(LH-20)，丙酮洗脱，得到4个组分(Fr.md-2-9-6-1–md-2-9-6-4)，其中Fr.md-2-1-3(4.0g)经HPLC分析取100mg，经HPLC制备得到化合物3(51.5mg)和4(17.3mg)。3麦冬须中化合物的结构鉴定3.1概述运用色谱学方法(硅胶、ODS、RP-18、SephadexLH-20、HPD-100等)从麦冬须根的75%醇提物中分离纯化6个单体化合物，通过光谱学方法(ESI、NMR等)解析鉴定了化合物结构。其中两个皂苷，两个高异黄酮，两个酯类化合物。1、C44H70O18 OphiopojaponinC2、C44H70018 cixi-ophiopogonA3、C19H16O7 OphiopogonanoneC4、C19H18O6 8-formylophiopogonanoneB5、C24H38O4 对苯二甲酸-(2-乙基己基)己酯6、C16H22O4 邻苯二甲酸-二丁酯3.2已知化合物的结构鉴定化合物1：ophiopojaponinC白色粉末，易溶于甲醇，具有发泡性。通过附图3的ESI-MS图谱可以得到该化合物的分子离子峰m/z931[MH]–，推断出该化合物的分子式为C44H70O18；计算不饱和度为10，结合附图1和附图2的NMR图谱分析，从1H-NMR的图谱数据中分析得到δ5.26为烯氢信号，δ1.61是糖的甲基质子信号，δ0.79，δ0.89，δ1.05，δl.23为苷元上的4个甲基质子信号，δ4.81，δ4.90，δ6.15是糖基上的3个端基质子信号。13C-NMR(MeOH，150MHz)：δ17.4，20.2，19.5，9.9，18.7，100.0，102.1，105.9可以基本确定该化合物的结构骨架，δ140.30和122.48表明有双键的存在，δ109.69(C-22)与δ17.40(C-27)信号说明了该化合物为螺甾类化合物，δ87.87(C-14)，δ90.62(C-16)与δ91.23(C-17)说明C-14位，C-17位均有羟基存在，推导出该化合物的结构式如上图所示。经过文献检索比对，确定化合物1为已知化合物麦冬皂苷C(OphiopojaponinC)[11][12]。化合物2：cixi-ophiopogonA白色无定形粉末，易溶于甲醇，具有发泡性。通过附图6的ESI-MS图谱可以得到该化合物的分子离子峰m/z931[MH]–，推断出该化合物的分子式为C44H70O18；根据公式计算出不饱和度为10，结合附图4和附图5的NMR图谱分析，从1H-NMR中可看出该化合物与麦冬皂苷C具有的相似的质子信号，说明两个化合物的构型十分相似。13C-NMR(MeOH，150MHz)：δ9.8，δ17.4，δ19.5，δ20.2为4个苷元上甲基碳信号，δ18.7是糖基上的甲基碳信号，δ99.8，δ102.46，δ105.48是糖端基上3个碳信号，δ140.1和δ122.4表明有两个双键的存在；δ109.6(C-22)与δ17.3(C-27)信号说明了该化合物也是螺甾类化合物；δ87.8(C-14)，δ90.5(C-16)与δ91.1(C-17)说明C-14位，C-17位均有羟基存在，推导出该化合物的结构式如图所示。经过文献检索比对，确定化合物2为已知化合物麦冬慈溪皂苷A(cixi-ophiopogonA)[13][14]。化合物3：OphiopogonanoneC白色针状晶体，易溶于丙酮，甲醇。通过附图9的ESI-MS图谱可以得到该化合物的分子离子峰m/z355[MH]–，推断出该化合物的分子式C19H16O7，根据公式计算出不饱和度为12，结合附图7和附图8的NMR图谱分析，从1H-NMR中可以明显的看出有一个甲氧基，δ5.97是明显的甲氧基；1H-NMR(CDCl3，500MHz)：δ4.29，δ4.46，δ2.92显示为异黄酮的骨架信号。此外，次甲基信号δ2.72，δ3.22，以及ABX系统的信号：δ6.68，δ6.73，δ6.78。加上；两个羟基信号δ12.92和δ12.98推导出该化合物的结构式如图所示。经过文献检索比对，确定化合物3为已知合物麦冬黄烷酮C(OphiopogonanoneC)[15]。化合物4：8-formylophiopogonanoneB白色针状晶体，易溶于丙酮，甲醇。通过附图12的ESI-MS图谱可以得到该化合物的分子离子峰m/z341[MH]–，推断出该化合物的分子式C19H18O6，根据公式计算出不饱和度为12，结合附图10和附图11的NMR图谱分析，从1H-NMR中可以明显的看出有一个甲氧基，δ5.97是明显的甲氧基；1H-NMR(CDCl3，500MHz)：δ4.29，δ4.46，δ2.92显示为异黄酮的骨架信号。此外，次甲基信号δ2.72，δ3.22，以及ABX系统的信号：δ6.68，δ6.73，δ6.78。加上；两个羟基信号δ12.92和δ12.98推导出该化合物的结构式如图所示。经过文献检索比对，确定化合物4为已知合物8-醛基异麦冬黄烷酮B(8-formylophiopogonanoneB)[16]。化合物5：dioctylterephthalate白色粉末，易溶于甲醇。通过附图15的ESI-MS图谱可以得到该化合物的分子离子峰m/z605[MH]–，推断出该化合物的分子式C24H38O4，根据公式计算出不饱和度为6，结合附图13和附图14的NMR图谱分析，13CNMR(MeOH，125MHz)δC:11.0，14.0，22.9，23.9，28.9，30.5，38.9，67.7，76.7，77.0，77.2，129.4，134.2，165.9可确定基本骨架结构，从1H-NMR中可以明显的看出两个羰基(δ1.46)和醚键(δ4.27)，推导出该化合物的结构式如上图所示。经过文献检索，确定化合物5为已知化合物对苯二甲酸-(2-乙基己基)己酯[17]。化合物6：dibutylphthalate棕色油状物，易溶于甲醇。通过附图18的ESI-MS图谱可以得到该化合物的分子离子峰m/z315[MH]–，推断出该化合物的分子式C16H22O4，根据公式计算出不饱和度为6，结合附图16和附17的NMR图谱分析，13CNMR(MeOH，125MHz):δ167.7，132.3，130.9，128.8，65.5，30.5，19.1，13.7可确定基本骨架结构，从1H-NMR中可以明显的看出有两个羰基(δ1.46)和醚键(δ4.27)，从而推导出该化合物的结构式如上图所示。经过文献检索，确定化合物6为已知化合物邻苯二甲酸-二丁酯[18]。4实验结果与讨论实验中使用经典色谱学方法(硅胶、反相ODS、RP-18、葡聚糖凝胶SephadexLH-20、大孔树脂HPD-100等)，达到了对麦冬须中具有药理活性的化学成分的提取、分离和纯化等实验研究。从麦冬须中分离纯化出6个化合物，对每个单体化合物进行结构鉴定之后，发现其中包括2个螺甾皂苷类化合物，2个Ⅰ型高异黄烷酮类化合物，2个芳环酯类化合物。螺甾皂苷类化合物极性小，微溶于水，易溶于甲醇溶液。芳环酯类化合物极性相对更小，但亲脂性强，实验中在乙酸乙酯中的溶解性很好，分离纯化时多采用石油醚-乙酸乙酯作为流动相。实验中，对化合物的结构鉴定主要采用ESI和NMR波谱技术，通过ESI确定化合物的分子离子峰、分子式，然后计算出不饱和度，再结合13C-NMR和1H-NMR核磁波谱综合解析确定化合物的分子结构式，并比对文献确定其结构的准确性。

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