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编号:10230942
两种悬钩子属植物化学成分研究△
http://www.100md.com 《中草药》 1999年第2期
     作者:王斌贵 贾忠建

    单位:兰州大学有机化学研究所 应用有机化学国家重点实验室(730000)

    关键词:悬钩子属;紫色悬钩子;菰帽悬钩子;化学成分

    中草药/990202摘 要 首次对紫色悬钩子Rubus irritans Focke和菰帽悬钩子R.pileatus Focke的化学成分进行了研究。从其地上部分的乙醇提取物经各种柱层析方法分离纯化分别得到6个和5个化合物,运用光谱方法和与标准品对照分别鉴定为:2α,3β,19α-三羟基乌索-12-烯-28-酸(Ⅰ),2α,3β,19α,23-四羟基乌索-12-烯-28-酸(Ⅱ),2α,3β,19α,23-四羟基齐墩果-12-烯-28-酸(Ⅲ),2α,3β,19α,24-四羟基乌索-12-烯-28-酸(Ⅳ),3β,19α-二羟基乌索-12-烯-24,28-二酸(Ⅴ),乌索酸(Ⅵ),齐墩果酸(Ⅶ),β-胡萝卜苷(Ⅷ)和β-D-(-)-吡喃果糖(Ⅸ)。这些化合物均为首次从该两种植物中分得。
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    Studies on the Chemical Constituents

    of Two Species of Raspberry (Rubus L.)

    Wang Bingui and Jia Zhongjian

    (Institute of Organic Chemistry, National Laboratory of Applied Organic Chemistry, Lanzhou University, Lanzhou 730000)

    Abstract Six and five compounds have been isolated respectively from Purple Raspberry (Rubus irritans Focke) and Capform Raspberry (Rubus pileatus Focke). Based on chemical and spectral evidences, or by comparison with authentic samples, the structures of these compounds were elucidated as 2α, 3β, 19α-trihydroxyurs-12-en-28-oic acid (Ⅰ), 2α, 3β, 19α, 23-tetrahydroxyurs-12-en-28-oic acid (Ⅱ), 2α, 3β, 19α, 23-tetrahydroxyolean-12-en-28-oic acid(Ⅲ), 2α, 3β, 19α, 24-tetrahydroxyurs-12-en-28-oic acid(Ⅳ), 3β, 19α-dihydroxyurs-12-en-24, 28-dioic acid(Ⅴ), ursolic acid (Ⅵ), oleanolic acid (Ⅶ), daucosterol (Ⅷ), and β-D-pyranofructose (Ⅸ). All these compounds were isolated for the first time from these two species of Rubus L.
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    Key words Rubus L. Rubus irritans Focke Rubus pileatus Focke

    蔷薇科悬钩子属Rubus L.植物现知700余种,主要生长在北半球温带,少数分布在热带和南半球。我国有194种,南北均有分布,其中以长江以南及西北地区多见〔1〕。本属植物有些种类的果实多浆,味甜酸,可供食用,在欧美已长期栽培作重要水果;有些种类的果实、种子、根及叶可入药,常用于治疗急慢性肝炎、黄胆肝炎、扁桃腺炎、腮腺炎、乳腺炎,以及风湿骨痛、风火头痛、腰腿痛、跌打刀伤等,有些长期用作滋补强壮剂〔2〕

    紫色悬钩子Rubus irritans Focke和菰帽悬钩子R.pileatus Focke均为悬钩子属植物。前者为矮小半灌木或近草本状,主要分布于我国甘肃、四川、青海、西藏东南部、印度西北部、可什米尔地区、巴基斯坦、阿富汗,伊朗也有分布,生山坡林缘或灌丛中,海拔2 000~4 500 m〔1〕。后者系攀援灌木,分布于河南、陕西、甘肃、四川等省,生长于海拔1 400~2 800 m的沟谷旁、路旁疏林下或山谷阴处密林下〔1〕。前文已报道了菰悬钩子中的3个新三萜糖酯类化合物〔3〕。最近,我们对紫色悬钩子和菰帽悬钩子的化学成分进行了进一步研究,从其地上部分的乙醇提取物分别经硅胶柱层析、制备薄层层析等方法,并配合适当的化学转化方法,共分离得到11个化合物,经各种波谱技术(IR、MS、1HNMR、13CNMR、DEPT)并结合标样对照,鉴定了它们的结构。其中化合物Ⅱ~Ⅴ及Ⅸ为首次从该属植物中分得,Ⅰ~Ⅴ的化学结构式见图1。
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    图1 化合物Ⅰ~Ⅴ的化学结构式

    1 仪器与材料

    XT4-100X显微熔点仪(温度计未经校正);IR:Nicolet FT-170 SX红外光谱仪,涂膜式KBr压片;EIMS及FABMS:HP 5988A GC/MS或VG ZAB-HS质谱仪,70 eV,甘油或硫代甘油做底物;1H-,13CNMR,DEPT:Bruker AM-400型超导核磁共振仪;柱层析硅胶及薄层层析硅胶均为青岛海洋化工厂产品;洗脱用溶剂均为分析纯试剂;实验用药材紫色悬钩子和菰帽悬钩子分别于1994年7月和1994年9月采自青海西宁和甘肃漳县,均由兰州大学生物系彭泽祥教授鉴定,植物标本现存放于兰州大学有机化学研究所。

    2 提取和分离

    干燥的紫色悬钩子地上部分1.5 kg,菰帽悬钩子地上部分2.5 kg分别粉碎,室温下用重蒸过的工业酒精浸提3次,每次一周时间。合并提取液,减压蒸除溶剂后分别得到120 g和210 g浸膏。将紫色悬钩子浸膏加入一定量的热水中,振摇,使其混悬于水中,依次用60℃~90℃石油醚和水饱和的正丁醇各萃取3次,将浸膏粗分为石油醚部分和正丁醇部分。菰帽悬钩子浸膏按相同的方法依次用60℃~90℃石油醚、乙酸乙酯和水饱和的正丁醇各萃取3次,将浸膏粗分为3部分,即石油醚部分,乙酸乙酯部分,正丁醇部分。
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    取紫色悬钩子浸膏的正丁醇部分进行硅胶柱层析(160~200目硅胶),以乙酸乙酯-乙醇-水(25∶2∶1)开始洗脱,然后逐渐增加极性,薄层检查合并相同部分后得到三个部分。第一部分继续用乙酸乙酯-乙醇(12∶1)过硅胶小柱(200~300目),得到化合物Ⅵ(15 mg);第二部分继续过硅胶柱,用氯仿-甲醇(8∶1)洗脱,得到A、B 2个部分。A部分溶于甲醇中,以重氮甲烷甲基化,然后过硅胶小柱纯化,以氯仿-甲醇(12∶1)洗脱,得到化合物Ⅰa(10 mg);B部分与经重氮甲烷甲基化,然后反复过硅胶小柱纯化,以氯仿-甲醇(10∶1)洗脱,得到化合物Ⅱa和Ⅲa的混合物(15 mg)以及化合物Ⅳa(15 mg);第三部分浓缩放置后即有白色固体物析出,过滤,固形物反复用氯仿洗涤以除去杂质,得到化合物Ⅷ(30 mg)。

    菰帽悬钩子乙酸乙酯部分进一步经硅胶柱层析(100~180目),依次用石油醚-乙酸乙酯(5∶2到1∶1)及乙酸乙酯-乙醇(30∶1到10∶1)进行梯度洗脱,薄层检查合并后得到A、B、C、D 4个部分,第一部分(A)主要是色素成分,未继续分离;第二部分(B)用石油醚-乙酸乙酯(4∶1)反复进行硅胶柱层析,得到化合物Ⅵ(20 mg)和Ⅷ(20 mg);第三部分(C)进一步经硅胶柱层析分离,然后用制备薄层纯化(氯仿-甲醇,12∶1)得化合物Ⅰ(30 mg)。第四部分在薄层板上用多种溶剂系统展开,均呈梭形斑点,经重氮甲烷甲基化后方可呈现清晰圆点,为此,将该部分用重氮甲烷甲基化,用氯仿-甲醇(20∶1)为洗脱剂,反复在硅胶柱上层析分离,得化合物Ⅴa(20 mg)。
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    正丁醇部分过硅胶柱(160~200 目),以氯仿-甲醇-水(60∶10∶1到10∶10∶1)梯度洗脱,最后用甲醇冲洗。其中氯仿-甲醇-水40∶10∶1洗脱部分经多次硅胶柱分离,最后经制备薄层纯化,得化合物Ⅸ(50 mg)。

    3 结构鉴定

    化合物Ⅰa:白色无定形粉末,5%硫酸-乙醇溶液显紫红色,Liebermann-Burchard反应呈紫红色,表明该化合物为三萜类化合物。在薄层层析上其显色情况及Rf值与2α,3β,19α-三羟基乌索-12-烯-28-酸(委陵菜酸)标样的甲基化产物一致,混合熔点不下降,证明化合物Ⅰa为2α,3β,19α-三羟基乌索-12-烯-28-甲酯,相应地,化合物Ⅰ为2α,3β,19α-三羟基乌索-12-烯-28-酸。

    化合物Ⅱa和Ⅲa:白色无定形粉末状固体,5%硫酸-乙醇溶液显蓝色,Liebermann-Burchard反应呈紫红色,表明该化合物为三萜类化合物。尽管在薄层板上用多种溶剂系统反复展开多次仍表现为一个单点,但从13 CNMR谱中可明显地看出这是一对结构极其相似的且含量约为3∶1的混合物。由于含量不同,可以容易地区分两者的化学位移。EIMS给出两者的分子离子峰m/z 518[M]+,提示它们的分子量均为518,结合13 CNMR和DEPT谱(见表1)可确定它们的分子式均为C31H50O6(7个不饱和度)。EIMS除给出分子离子蜂外,还给出一系列特征的碎片峰,m/z 500(M-H2O),482(M-2×H2O),458(M-HCO2CH3),278,260,240,201,191,179,146等,这些碎片有齐墩果-12-烯或乌索-12-烯型三萜类化合物的裂解特征〔4〕,且从碎片峰m/z 240和278可判断在A/B环上有3个羟基取代,D/E环上有一个羟基和一个酯甲基取代。13CNMR谱给出酯羰基信号δ178.4 ppm及两对双键特征峰δ128.6(CH),138.3(C)和δ124.6(CH),142.9 ppm(C),这两对双键的信号峰提示这两个化合物分别具有乌索-12-烯和齐墩果-12-烯型三萜的碳骨架结构〔5,6〕,这进一步验证了上述由质谱裂解规律得出的结论。13CNMR谱中另外的特征信号是连羟基碳的化学位移,其中δ68.3(CH),79.0(CH),68.6(CH2)ppm是乌索-12-烯型和齐墩果-12-烯型三萜的A环上处于2α,3β和23位上羟基取代后产生的连氧碳的化学位移〔7,8〕,另外,碳谱中δ73.0(C)ppm是乌索-12-烯型三萜19α羟基取代后产生的季碳信号〔6,7〕,而δ81.6(CH)ppm则是齐墩果-12-烯型三萜19α羟基取代后产生的连氧次甲其信号〔6,8〕。上述波谱数据及碳谱中的其它碳的化学位移与文献报道的2α,3β,19α,23-四羟基乌索-12-烯-28-甲酯〔7〕和2α,3β,19α,23-四羟基齐墩果-12-烯-28-酸〔8〕的数据相吻合,由此确证相应的天然产物,即化合物Ⅱ和Ⅲ的结构分别为2α,3β,19α,23-四羟基乌索-12-烯-28-酸和2α,3β,19α,23-四羟基齐墩果-12-烯-28-酸。
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    化合物Ⅳa:白色无定形粉末状固体,5%硫酸-乙醇溶液显蓝色,Liebermann-Burchard反应阳性,表明该化合物为三萜类化合物。EIMS给出分子离子峰 m/z 518[M]及一系列碎片峰 m/z 458,386,279,260,201,179,146等,表明该化合物具有齐墩果-12-烯或乌索-12-烯型三萜的碳骨架结构〔4〕13CNMR和DEPT(见表1)示分子中存在7个甲基(其中1个为甲氧基),9个亚甲基(其中1个为连氧亚甲基),8个次甲基(其中1个为双键区次甲基,2个为连氧次甲基)和7个季碳(其中双键区季碳、连氧季碳及羰基季碳各一个)。13CNMR中δ128.6(CH)和138.2(C)处的双键信号是乌索-12-烯型三萜的C12和C13特征峰〔5,6〕。另外,根据质谱裂解规律可以判断在A/B环上有3个羟基取代,D/E环上有一个羟基和一个酯甲基取代,这些连氧信号均可在其13CNMR中找到,即δ69.0(CH),85.4(CH),73.1(C)和65.6(CH2)ppm,以及位于δ178.4(C)和51.6(CH3)ppm处的28-COOMe信号。上述波谱数据及碳谱中的其它碳的化学位移值与2α,3β,19α,24-四羟基乌索-12-烯-28-酸〔9〕的文献报道值相比,其中的-COOH基团在Ⅳa中变为-COOMe基,而其它信号一致,由此确定其相应的天然产物,即化合物Ⅳ的结构为2α,3β,19α,24-四羟基乌索-12-烯-28酸。
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    化合物Ⅴa:即化合物Ⅴ经重氮甲烷甲基化后的产物,系白色无定形粉末状固体,5%硫酸-乙醇溶液显蓝色,Liebermann-Burcard反应呈阳性,表明该化合物为三萜类化合物。13CNMR及DEPT示分子中存 2个碳原子,包括8个甲基(其中2个为甲酯基),9个亚甲基,6个次甲基(其中一个为连氧次甲基,一个为烯键次甲基),9个季碳(其中一个为连氧季碳,一个为双键季碳,两个为酯羰基季碳)。13CNMR中位于δ129.1(CH)和139.9 ppm(C)处的两个烯键信号表明该化合物具有乌索-12-烯型骨架结构〔5,6〕,δ51.1(CH3)和51.5 ppm(CH3)是甲酯基信号,而δ78.3(CH)和 73.1 ppm(C)则分别是骨架上C3和C19位连羟基的信号。上述推论得到1HNMR谱的证实。在1HNMR(CDCl3)谱中,位于δ0.69,0.74,1.20,1.25,1.39 ppm(各3 H,C23,25,26,27,29-H)的5个甲基单峰信号和δ0.93 ppm(3 H,d,J=6.5 Hz,C30-H)的甲基双峰信号以及δ5.34 ppm(1 H,dr.s,C12-H)的双键信号也表明化合物Ⅴa具有乌索-12-烯型三萜骨架,而δ2.58 ppm处的单峰信号是乌索-12-烯型三萜类化合物的C19位羟基取代后的H-18的特征峰〔10〕,处于δ3.36 ppm(H-3α)处的双峰(J=11.9 Hz)提示3位氢处于a键,与2β-H型成aa偶合关系,表明3位羟基处于e键,为β-构型。1HNMR中其它的特征峰还包括δ3.59和3.66 ppm处的两个甲酯基信号。上述波谱数据与3β,19α-二羟基乌索-12-烯-24,28-二酸的文献报道值〔10,11〕相比,其中的24,28-COOH基团被Ⅴa中COOMe取代,而其它碳的化学位移基本保持不变,因此确定甲基化前的天然产物,即化合物Ⅴ的结构为3β,19α-二羟基乌索-12-烯-24,28-二酸,是首次从悬钩子属植物中分到。Ⅴa的1HNMR(400 MHz,TMS,CDCl3),δ ppm:0.69,0.74,1.20,1.25,1.39(各3 H,s,C23,25,26,27,29-H),0.93(3 H,d,J=6.5 Hz,C30-H),2.58(s,1 H,C18-H),3.36(1 H,dr.d,J=11.9 Hz,C-H),3.59,3.66(各3 H,s,C24,28-COOMe),5.34(1 H,dr.s,C12-H);13CNMR见表1。
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    表1 化合物Ⅱa~Ⅴa的13CNMR和DEPT数据(δppm,CDCl3)

    Ⅱa/Ⅲa

    Ⅳa

    Ⅴa

    C

    δ

    DEPT

    δ

    DEPT

    δ

    DEPT

    1
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    47.8/47.1

    CH2

    47.2

    CH2

    39.1

    CH2

    2

    68.3/68.3

    CH

    69.0

    CH

    29.1
, 百拇医药
    CH2

    3

    79.0/79.0

    CH

    85.4

    CH

    78.3

    CH

    4

    42.8/43.8

    C

    43.2

    C
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    49.2

    C

    5

    48.4/48.1

    CH

    55.8

    CH

    56.5

    CH

    6

    18.3/18.3

    CH2

    18.4
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    CH2

    20.2

    CH2

    7

    32.3/32.5

    CH2

    32.9

    CH2

    33.0

    CH2

    8

    39.9/39.5
, 百拇医药
    C

    39.9

    C

    39.9

    C

    9

    48.1/48.1

    CH

    46.3

    CH

    46.6

    CH

    10
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    38.1/38.2

    C

    38.1

    C

    37.2

    C

    11

    24.4/28.0

    CH2

    23.9

    CH2

    23.8

    CH2
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    12

    128.6/124.6

    CH

    128.6

    CH

    129.1

    CH

    13

    138.3/142.9

    C

    138.2

    C

    139.9
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    C

    14

    41.2/41.3

    C

    41.1

    C

    41.2

    C

    15

    28.2/29.7

    CH2

    28.1

    CH2
, 百拇医药
    28.1

    CH2

    16

    26.0/23.7

    CH2

    27.4

    CH2

    25.5

    CH2

    17

    47.7/46.3

    C
, 百拇医药
    47.8

    C

    47.9

    C

    18

    53.2/45.4

    CH

    53.1

    CH

    53.3

    CH

    19

    73.0/81.6
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    C/CH

    73.1

    C

    73.1

    C

    20

    41.2/34.5

    CH/C

    41.1

    CH

    41.1

    CH

    21
, http://www.100md.com
    27.3/28.2

    CH2

    25.4

    CH2

    26.0

    CH2

    22

    38.1/32.5

    CH2

    37.3

    CH2

    37.3
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    CH2

    23

    68.6/68.6

    CH2

    22.9

    CH3

    23.6

    CH3

    24

    13.1/14.1

    CH3

    65.6
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    CH2

    178.4*

    C

    25

    17.0/16.9*

    CH3

    17.3*

    CH3

    13.0

    CH3

    26
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    16.6/17.0*

    CH3

    17.1*

    CH3

    16.4

    CH3

    27

    24.6/24.5

    CH3

    24.6

    CH3
, 百拇医药
    24.2

    CH3

    28

    178.4/178.5

    C

    178.4

    C

    178.3*

    C

    29

    27.3/28.4

    CH3
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    26.0

    CH3

    27.4

    CH3

    30

    16.1/24.5

    CH3

    16.1*

    CH3

    16.1

    CH3
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    28-CO2Me

    51.6/51.7

    CH3

    51.6

    CH3

    51.1**

    CH3

    24-CO2Me

    51.5**

    CH3

, http://www.100md.com     ***同一栏中数据可交换 化合物Ⅵ:白色粉末状固体,mp 286℃~288℃,5%硫酸-乙醇溶液显桃红色,Liebermann-Burchard反应呈紫红色,表明该化合物为三萜类化合物,红外光谱示分子中存在羟基(3 420 cm-1),羧基(1 693 cm-1)。其显色情况及薄层层析Rf值与乌索酸标样对照相同,红外叠谱一致,表明其为乌索酸。

    化合物Ⅶ:白色无定形粉末状固体,熔点大于300℃,5%硫酸-乙醇溶液显红色,Liebermann-Burchard反应呈紫红色,表明该化合物为三萜类化合物。其显色情况及薄层层析Rf值与齐墩果酸标样对照相同,推测化合物Ⅶ为齐墩果酸。

    化合物Ⅷ:白色无定形粉末状固体,mp 290℃~292℃,5%硫酸-乙醇溶液显红色,与β-胡萝卜苷标样显色情况及Rf值相同,两者混合熔点不下降,证明化合物Ⅷ即为β-胡萝卜苷。
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    化合物Ⅸ:淡黄色粉末状固体,5%硫酸-乙醇溶液显黑褐色,α-萘酚试剂显蓝色。13 CNMR(D2O)和DEPT谱中有6个连氧信号,其中包括一个季碳(δ99.3,C2),2个亚甲基(δ65.2,C1,64.4,C6),3个次甲基(δ70.4,C3,70.9,C4,66.9,C5)。其碳谱数据与β-D-(-)-吡喃果糖的文献报道值相符〔12〕,确定化合物Ⅸ为β-D-(-)-吡喃果糖。

    *Address:WangBingui,Institute of Organic Chemistry,National Laboratory of Applied Organic Chemistry,Lanzhou University,Lanzhou 现在中国科学院昆明植物研究所工作(650204)
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    作者简介:王斌贵 1986年毕业于兰州大学化学系。理学博士,副研究员。主要从事天然抗氧化剂,天然产物化学的研究工作。已在国内外学术刊物上发表研究论文22篇,获国家发明专利2项。首届“中国科学院王宽诚博士后工作奖励基金”获得者。

    △国家自然科学基金和兰州大学应用有机化学国家重点实验室资助

    参 考 文 献

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    [2] 江苏新医学院编.中药大辞典.上海:上海人民出版社,1977:378、824、2699

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    [6] Mahato S B, et al.Phytochemictry,1994,37(6):1517

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    (1998-02-23收稿), 百拇医药