当前位置: 首页 > 中医药 > 中药专业 > 中草药汇编 > 中药大典 > 根茎类 > 石菖蒲
编号:10283805
菖蒲的化学成分研究概况
http://www.100md.com 《沈阳药科大学学报》 1999年第1期
     作者:杨晓燕 陈发奎

    单位:杨晓燕 陈发奎 沈阳药科大学中药系,沈阳 110015

    关键词:菖蒲;石菖蒲;水菖蒲;化学成分;综述

    沈阳药科大学学报990119 摘 要 菖蒲为较常用中药,具有多种药理及生理作用.含有单萜、倍半萜、苯丙素等挥发油成分及黄酮、醌、生物碱、胆碱、有机酸、氨基酸、糖等非挥发性成分.本文就此对两种菖蒲——石菖蒲和水菖蒲的化学成分研究状况作一综述.以对其进行全面的研究与开发.

    分类号 R931

    A Brief Account of the Study on Chemical Constituents of Rhizoma Acori

    Yang Xiaoyan, Chen Fakui
, http://www.100md.com
    Department of Traditional Chinese Medicines,Shenyang,Pharmaceutical University,Shenyang 110015

    Abstract This is a review with 27 references on the chemical constituents (volatile and non-volatile components)——monoterpenes,sesquiterpenes, phenylpropanes,flavonoid,quinonoids,alkaloids,cholines and amino acids,etc.of Rhizoma Acori,including Rhizoma Acori graminei and Rhizoma Acori calami.

    Key words Rhizoma Acori;Rhizoma Acori graminei;Rhizoma Acori calami;chemical constituents;rewiew
, 百拇医药
    *now work in the Naval Medical Research Institute,Shanghai,200433

    菖蒲为较常用中药,具有开窍、益智、宽胸、豁痰、散风、活血等功能.主治癫痫、热病神昏、湿痰蒙窍、健忘、多梦等症,外敷尚可治疗痈疽疥癣等.印度草医用于治疗各种神经、精神疾患,包括:癫痫、精神错乱、癔病、记忆丧失、失眠、忧郁、神经衰弱等;还可作为催吐、利尿、轻泻剂、胃肠气胀排气剂及疟疾、痢疾、炎症的治疗药.另外还是良好的驱虫剂.关于其化学成分已多有报道.由于历史上曾先后以天南星科植物水菖蒲Acorus L.和石菖蒲A.gramineus Soland.(A.tatarinowii Schott)作为药材来源,故本文就石菖蒲和水菖蒲的化学成分研究状况作一概述.

    1 挥发油成分

    1.1 单萜类(monoterpenes)
, http://www.100md.com
    已发现的菖蒲单萜成分多为已知化合物,结构亦简单,见表1.

    表1 菖蒲挥发油的单萜成分 分类

    名称

    分子式

    植物来源

    参考文献

    链状

    1 芳樟醇 linalool

    C10H18O

    A.calamus

    1,2
, 百拇医药
    2 桂叶烯 myrcene

    C10H16

    A.calamus

    3 罗勒烯 ocimene

    C10H16

    A.calamus

    单环

    4 孜然芹烯 p-cymene

    C10H14

    A.calamus
, http://www.100md.com
    1

    5 异松油烯 terpinolene

    C10H16

    A.calamus

    6 柠檬烯 limonene

    C10H16

    A.calamus

    7 α-松油烯 α-terpinene

    C10H16

    8 β-松油烯 β-terpinene
, http://www.100md.com
    C10H16

    9 γ-松油烯 γ-terpinene

    C10H16

    10 β-水芹烯 β-phellandrene

    C10H16

    A.calamus

    11 α-萜品醇 α-terpineol

    C10H18O

    A.calamus
, http://www.100md.com
    1

    12 萜品-4-醇 terpinen-4-ol

    C10H18O

    A.calamus

    1

    双环

    13 樟烯 camphene

    C10H16

    A.calamus

    1,2

    14 樟脑 camphor
, http://www.100md.com
    C10H16O

    A.calamus

    2

    16 α-蒎烯 α-pinene

    C10H16

    A.calamus

    17 β-蒎烯 β-pinene

    C10H16

    A.calamus

    18 长松针烯 carene
, 百拇医药
    19 冬青油烯 sabinene

    C10H16

    15 桉油精 1,8-cineole

    C10H10O

    A.calamus

    1

    1.2 倍半萜类(sesquiterpenes)

    倍半萜类化合物是菖蒲挥发油的重要组成部分.迄今为止,菖蒲植物中已分离得到的倍半萜达二、三十种.利用GC-MS等分析手段可发现更多.按结构可将其分为7大类及少数其它类型.现将文献所及各类倍半萜成分列表2.表2 菖蒲挥发油的倍半萜成分 类型
, http://www.100md.com
    名称

    分子式

    物理性质

    来源

    参考文献

    1 蛇床烷型(桉烷型)

    acolamone

    C15H24O

    无色液体

    A.calamus

    3,4

    selinane-type
, http://www.100md.com
    isoacolamone

    C15H24O

    无色液体

    A.calamus

    3,4

    α-selinene

    C15H24

    -

    A.calamus

    1

    2 牦牛儿烷型
, 百拇医药
    acoragermacrone

    C15H24O

    无色液体

    A.calamus

    3,4,5

    germacrane-type

    epoxyisoacoragermacrone

    -

    -

    A.calamus

    6
, 百拇医药
    preisocalamendiol

    -

    -

    A.calamus

    1,5,7

    germacrene D

    C15H24

    -

    A.calamus

    1

    3 愈创烷型

    calamusenone
, 百拇医药
    C15H22O

    无色液体

    A.calamus

    1,8

    guaiane-type

    isomer of calamusenone

    C15H22O

    无色液体

    A.calamus

    8

    β-gurjunene
, 百拇医药
    -

    -

    A.calamus

    1

    viridiflorene

    -

    -

    A.calamus

    1

    guaiazulene

    C15H18

    b.p.31.5℃
, 百拇医药
    A.calamus

    1

    4 榄香烯型

    shyobunone

    C15H24O

    无色液体

    A.calamus

    主要香味成分

    elemene-type

    A.gramineus

    9,10,11

, http://www.100md.com     epishyobunone

    C15H24O

    无色液体

    A.calamus

    主要香味成分

    7,10,11

    isoshyobunone

    C15H24O

    无色液体

    A.calamus

    主要香味成分
, http://www.100md.com
    7,10,11

    β-elemene

    -

    -

    -

    -

    δ-elemene

    -

    -

    -

    -

    γ-elemene

    -
, 百拇医药
    -

    A.calamus

    1

    5 杜松烷型

    calamendiol

    C15H26O2

    170.5~171.5℃

    A.calamus

    3,5

    cadinane-type

    isocalamendiol
, 百拇医药
    C15H26O2

    72.5~73.5℃

    A.calamus

    3,5

    α-calacorene

    —

    —

    A.calamus

    1

    δ-cadinene

    C15H24
, 百拇医药
    —

    A.calamus

    1,12

    A.tatarinowii

    (-)-cadala-1,4,9-triene

    —

    —

    A.calamus

    13

    6 没药烷型

    β-curcumene

    —
, http://www.100md.com
    —

    A.calamus

    1

    E-β

    —

    —

    A.calamus

    1

    -sesquiphellandrol

    7 菖蒲烷型

    acoronene

    C15H22O2
, 百拇医药
    m.p.69℃

    A.calamus

    7

    acorane-type

    acorone

    —

    m.p.100℃

    A.calamus

    isoacorone

    —

    —

    A.calamus
, 百拇医药
    1,2

    β-acoradiene

    —

    —

    A.calamus

    2

    α-acoradiene

    —

    —

    A.calamus

    2

    acorenone

    C15H24O
, 百拇医药
    液

    A.calamus

    1

    acoric acid

    C15H24O4

    晶m.p.166~168℃,pK5.65

    A.calamus

    —

    8 其它类型

    calacone

    C15H24O
, 百拇医药
    —

    A.calamus

    —

    calamen-sesquiterpinenol

    C15H24O2

    —

    A.calamus

    14

    calamenone

    —

    无色柱晶

    —
, 百拇医药
    —

    m.p.154.0~154.5℃(benzene)

    gramenone

    —

    —

    A.gramineus

    —

    β-caryophyllene

    C15H24

    b.p.129~130℃/1 866Pa

    —
, 百拇医药
    —

    copanene

    —

    —

    —

    —

    humulene

    —

    b.p.123℃/1 333Pa

    —

    —

    bisabolane-type

    β-bisabolene
, 百拇医药
    —

    —

    A.calamus

    1

    从生源角度看acoragermacrone被认为是菖蒲倍半萜成分最重要的前体,其生源关系见图1.

    图1 菖蒲挥发油中倍半萜成分的生源关系

    图2 苯丙素类成分基本骨架

    1.3 苯丙素类

    苯丙素类是菖蒲挥发油的主要成分,其中α,β-asarone又在苯丙素中占相当份量,有的甚至高达80%之多,并被公认为主要的有效成分之一.现将苯丙素类成分及其衍生物总结如表3,基本骨架见图2.
, 百拇医药
    表3 菖蒲挥发油的苯丙素类成分

    名称

    分子式

    结构

    物理性质

    来源

    参考文献

    1

    Z-methyl-isoeugenol

    C11H14O2

    R1=—CH=CH-CH3(Z)
, http://www.100md.com
    油

    A.gramineus

    15~17

    R4=R5=—OMe

    b.p.103~105℃/266.6Pa

    2

    1,2-dimethyl-4-(E-3′-

    C11H14O3(E)

    —
, http://www.100md.com
    A.gramineus

    16

    methyl-oxiranyl)benzene

    R4=R5=—OMe

    3

    β-asarone

    C12H16O3

    无色油

    A.gramineus

, 百拇医药     7,15~17

    R2=R4=R5=—OMe

    b.p.118℃/133.3Pa

    A.calamus

    4

    γ-asarone

    C12H16O3

    R1=—CH2—CH=CH2,无色油

    A.gramineus
, http://www.100md.com
    15~17

    R2=R4=R5=—OMe

    b.p.110℃/133.3Pa

    A.calamus

    5

    1,2,4-trimethoxy-5-(E-3′-

    C12H16O4

    —

    A.gramineus
, http://www.100md.com
    16

    methoxyloxiranyl)benzene

    R2=R4=R5=—OMe

    6

    α-asarone

    C12H16O3

    R=—CH=CH-CH3(E),无色or微黄晶

    A.gramineus

    7,16~17

    R2=R4=R5=—OMe
, http://www.100md.com
    m.p.59~60°C

    A.calamus

    7

    E-methyl-isoeugenol

    C11H14O2

    R1=—CH=CH—CH3(E),无色-微黄绿,液

    A.gramineus

    16~17

    R4=R5=—OMe

, 百拇医药     A.calamus

    8

    methyleugenol

    C11H14O2

    R1=—CH2—CH=CH2,无色-微黄绿,液

    A.gramineus

    17

    R4=R5=—OMe

    9

    methylchavicol
, http://www.100md.com
    C10H12O

    R1=—CH2—CH=CH2,b.p.216℃

    A.gramineus

    18

    (isoanethol)

    R4=—OMe

    10

    E-ransanethole

    C10H12O

    R1=—CH=CH-CH3(E),—
, 百拇医药
    —

    18

    R4=—OMe

    11

    elemicine

    C12H16O3

    R1=—CH2—CH=CH2,无色油,A.gramineus

    15

    R3=R4=R5=—OMe
, http://www.100md.com
    b.p.100~102℃/266.6Pa

    12

    acoramone

    C12H16O4

    液

    A.calamus

    R2=R4=R5=—OMe

    13

    Z-3-(2,4,5-trimethoxy
, http://www.100md.com
    C12H14O4

    R1=—CH=CH—CHO(Z),无色针晶,A.calamus

    19

    14

    1(P-hydroxyphenyl)-1-

    C11H12O3

    浅黄油状

    A.calamus

    21
, http://www.100md.com
    (O-acetyl)prop-2-ene

    R4=—OH

    15

    2,4,5-trimethoxy

    C12H16O4

    —

    A.calamus

    1

    -phenylacetone

    R2=R4=R5=—OMe
, http://www.100md.com
    16

    2,4,5-trimethoxy

    C12H16O4

    —

    A.calamus

    1

    -propiophenone

    R2=R4=R5=—OMe

    17

, 百拇医药     eugenol

    —

    R1=—CH2—CH=CH2,无色or黄色油

    —

    —

    R3=—OMe,R4=—OH

    b.p.255℃

    18

    asaronaldehyde

    C10H12O4
, http://www.100md.com
    R1=—CHO,白色针晶,A.gramineus

    15,20

    R2=R4=R5=—OMe

    m.p.112~114℃

    A.calamus

    19

    safrole

    —

    见图4,a

    —

    —
, http://www.100md.com
    —

    20

    acoradin

    C24H32O6

    见图4,b

    针晶,A.gramineus

    20,22

    (bisasaricin)

    m.p.98.5~100℃

    A.calamus

    21
, 百拇医药
    2,3-dihydro-4,5,7-trimethoxyl-3-

    C24H32O6

    见图4,c

    无定形,A.calamus

    19

    (2,4,5-trimethoxy phenyl)indene

    m.p.84℃

    phenyl)-2-propenal

    R2=R4=R5=-OMe
, 百拇医药
    m.p.85℃

    作为挥发油的主要成分,苯丙素类主要呈现“苯丙烯型”、“苯烯丙型”及其氧化产物几种类型.碱催化重排可实现同分异构的烯丙基衍生物向丙烯基衍生物转化,双键的顺反异构体亦可通过此方式得以相互转化,见图3.

    图3 苯丙素类成分的相互转化

    对于其氧化产物,认为是在储存过程中通过光或氧催化氧化所致,如图4.

    图4 苯丙素类成分的氧化过程

    同时有试验将顺式-β-asarone暴露于光线下一个月,生成了5种化合物,其中包括反式-β-asarone,acoradin,asaraldehyde,Z-3-(2,4,5-trimethoxyphenyl)-2-propenal和E-3-(2,4,5-trimethoxyphenyl)-2-propenal.亦支持此观点.
, 百拇医药
    当然也可能是酶催化氧化的结果.总之新鲜药材与晾干药材在种类及数量上确有不同是一事实.据报道β-asarone的毒性源于其氧化产物.

    1.4 挥发油的其它组分

    A.calamus挥发油成分还有雪松醇cedrol,2-Furaldehyde,2-pentylfuran,5-methyl-2-furaldehyde,spthulenol和elemol等.另外一种酮(3,8-dimethyl-1,2,3,6-tetrahydroazulene-6-one,C12H14O,无色晶)也从A.calamus挥发油中得到,结构见图5.A.tatarinowii挥发油中还有myristic acid和chroman-4-one,2,2,3,5-tetramethyl及bicyclo[4,4,0]deca-1-one,2-isopropenyl-8,10-dimethyl.
, 百拇医药
    2 非挥发性组分

    菖蒲作为一芳香开窍药,挥发性成分一直是人们研究的热点,其非挥发性成分则长期未受到应有的重视,报道很少.现将已有的研究成果总结如下.

    2.1 黄酮及醌

    从水菖蒲氯仿提尽后的甲醇提取液中分离得到了galangin(5,7-dihydroxyflavanol,mp.213℃,针晶,C15H10O5)(见图6,a)和2,5-dimethoxybenzoquinone[C8H8O4,m.p.280℃(d),黄色](见图6,b),有报道水菖蒲地上部分黄酮主要为luteolin6,8-C-diglycolsides(见图6,c);此外水菖蒲叶中还含有查耳酮合成酶,提示可能含有查耳酮和其它黄酮.
, 百拇医药
    图5 挥发油的其它成分

    图6 水菖蒲中的黄酮及醌

    2.2 生物碱及胆碱

    有研究表明水菖蒲含生物碱21~126.5 mg/100g干药材;对离体蛙心、兔肠的胆碱样效应证明了水菖蒲还含有胆碱,含量为124 mg/100g干药材.

    2.3 有机酸,氨基酸,糖及无机离子

    GC证明水菖蒲所含有机酸主要有肉豆蔻酸,棕榈酸,棕榈油酸,硬脂酸,油酸,亚油酸,花生酸,氨基酸包括天冬氨酸,天冬酰胺,缬氨酸,亮氨酸,异亮氨酸,甘氨酸,丙氨酸,组氨酸,脯氨酸,γ-氨基丁酸等13种氨基酸.且以色氨酸为主.糖类有麦芽糖,葡萄糖,果糖,甘露糖,甘露糖醇等.无机离子主要有钙、铁、钾等.另外还有谷甾醇和草酸钙,其中草酸钙含量与染色体数量呈反比.
, http://www.100md.com
    由上可见,国内外对菖蒲的研究是水菖蒲多于石菖蒲,且非挥发性组分研究很少,多集中于挥发油组分.而部分现代药理结果及前人水煎用药的方式提示——非挥发性组分,尤其是水提部分不容忽视,它们很可能是有效部位之一.另据菖蒲的多方面药理及生理作用,笔者认为,有必要对菖蒲尤其是菖蒲的非挥发性组分作进一步的研究与开发.

    参考文献

    [1] Giacomo mazza.Gas chromatographic and mass spectrometric studies of the constituents of the rhizome of calamus I.The volatile constituents of the essential oil.Journal of Chromatography,1985,328:179~194

    [2] Giacomo mazza.Gas chromatographic and mass spectrometric studies of the constituents of the rhizome of calamus II.The volatile constituents of alcoholic extracts.Journal of Chromatography,1985,328:195~206
, http://www.100md.com
    [3] Masatake Niwa Atsuko Nishiyama,Masanobu Iguchi el at.Sesquiterpenes from Acrous calamus L.Bulletin of the Chemical Society of Japan,1975,48(10):2930~2934

    [4] Masatake Niwa, Atsuko Nishiyama,Masanobu Iguchi,et al.Selinane-type sesquiterpenes acolamone and isoacolamone.Chemistry Letters,1972(9):823~826

    [5] Masanobu Iguchi,Masatake Niwa,Atsuko Nishiyama,et al.Isolation and structure of acoragermacrone.Tetrahedron Letters,1973,(29):2759~2762
, 百拇医药
    [6] Hideo Ueda,Chuji Katayama,Jiro Tanaka.The crystal and molecular structure of epoxyisoacoragermacrone.Bull Chem Soc Jpn,1980,53(5):1263~1266

    [7] Hitoshi Minato,Reiko Fujioka,Ken'ichi Takeda.Components of the root of Acorus calamus L.Chem Pharm Bull,1971,19(3):638~640

    [8] Martin Rohr,Peter Naegeli,John J Daly.New sesquiterpenoid of sweet flag oil(Acorus calamus).Phytochemistry,1979,18(2):279~281
, 百拇医药
    [9] 马学毅,郭峰,翟建军,等.贵阳石菖蒲精油化学成分的研究.色谱,1993,11(6):336~338

    [10] Masanobu Iguchi,Atsuko Nishiyama. Isolation and structures of three new sesquiterpenes.Tetrahedron Letters,1968,(51):5315~5318

    [11] Masatake Niwa,Yukimasa Terada,Masanobu Iguchi,et al.Stereochemical studies on the elemene-type sesquiterpenes from Acorus calamus L.Chemistry Letters,1977.72(12):1415~1418

    [12] 向仁德、姚志成.石菖蒲挥发油化学成分的研究.中药通报,1983,8(5):31~32,27
, 百拇医药
    [13] Martin Rohr,Peter Naegeli.(-)-Cadala-1,4,9-triene,a new sesquiterpennic hydrocarbon from Acrous calamus.Phytochemistry,1979,18(2):328~329

    [14] 吴立军,吕扬,孙苓苓,等.菖蒲新倍半萜醇的晶体结构分析.中国药物化学杂志,1993,3(3):201~202

    [15] 杨峻山,何芝义,陈玉武,等.石菖蒲挥发油成分的研究.中草药通讯,1979,10(4):4~7

    [16] Marina Della Greca,Pietro Monaco,Lucio Previtera,et al.Allelochemical activity of phemylpropanes from Acorus gramineus. Phytochemistry,1989,28(9):2319~2321
, http://www.100md.com
    [17] 南京药学院中麻组.石菖蒲挥发油的初步研究——石菖蒲挥发油主要成分的研究.中草药通讯,1978,9(6):1~5

    [18] 黄远征,左尧凤,何宗英,等.两种新的茴香脑资源植物.天然产物研究与开发,1991,3(3):18~23

    [19] Dinesh B,Saxena.Phenyl indane from Acrorus calamus.Phytochemistry,1986,25(2):553~555

    [20] A Patra,A K Mitra.Constituents of Acrous calamus Linn.Indian J Chem,1979,17B(4):412~414

    [21] A K Azad Chowdhury,Tasnim Ara,Muhammed.A new phenyl propane derivative from Acorus calamus.Die Pharmazie,1993,48(10):786~787

    [22] 袁倚盛,王承炜,周晓鹰,等.石菖蒲降脂有效成分的研究.中草药,1982,13(9):3~4

    [23] 中国医学科学院药物研究所药理室.石菖蒲药理作用的初步研究.新医药学杂志,1977,(6):46~48

    收稿日期:1998-07-15, 百拇医药