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无花果果实中新喹啉和新酸酐化合物

分类:(四) 发表时间:2019-08-19

无花果为桑科榕属Moraceae Ficus植物无花果Ficus carica L.的果实, 又名映日果、文先果、奶浆果等。无花果果实为浆果, 具有很高的营养价值和药用价值[1]。无花果具有药食两用的价值, 在我
无花果为桑科榕属Moraceae Ficus植物无花果Ficus carica L.的果实, 又名映日果、文先果、奶浆果等。无花果果实为浆果, 具有很高的营养价值和药用价值[1]。无花果具有药食两用的价值, 在我国早有记载。《本草纲目》中称“无花果治五痔、利咽喉、消肿痛、解疮毒”[2]。《中药大辞典》记载, 无花果主治消化不良、大便秘结、痔疮、脱肛、疮疖、咽喉疼痛及阴虚肺热咳嗽等病症[2,3]。无花果在我国民间具药食同源食品功效, 尤其是它的医疗保健价值越来越受到重视。
 
大量研究表明, 无花果作为一种古老的特殊生态天然植物和营养价值较高的果品, 其含有多种不同生物活性成分, 主要报道有苹果酸、草酸、延胡索酸、琥珀酸、丙二酸、吡咯烷羧酸、莽草酸、奎宁酸、甘油酸等酸类成分, 还有植物类黄酮、芸香苷酮糖、醛糖、树酯[2]以及芳香成分的苯甲醛、呋喃香豆素内酯、补骨脂素、佛手柑内酯等[4,5,6,7,8]抑癌功效成分。另外无花果含有的有机硒具有强身健体、提高免疫力及防癌抗癌等作用[9,10,11]。然而, 目前缺乏对无花果应用物质基础分类的深入研究。本实验对无花果果实化学成分进行研究, 从其醋酸乙酯提取物中分离得到3个新化合物 (图1) , 分别鉴定为4-羟基-6-甲酰氧基-8α-甲氧基-喹啉-2-酮 (4-hydroxyl-6-formyl-8α-methoxyl-quinoline-2-one, 1) 、5′β, 6′α- (双二乙基) -5β, 6β-环氧己烷基-环戊酐基-[2, 2, 1]-2α, 3β-环庚烷 (5′β, 6′α-[ (di-ethyl) -5β, 6β-cyclohexyl]-epoxyhexyl, cyclo-pentanhydride-[2, 2, 1]-2α, 3β-cycloheptane, 2) 和5′β, 6′β-[双- (11-甲基丁基, 11′-甲基丁基) -9, 9′]环-8, 8′-己二烯基-5α, 6α-环氧环己烷基-环戊酐基-[2, 2, 2, 1]-2β, 3α-环庚烷 (5′β, 6′β-[di- (11-methylbutyl, 11′-methylbutyl) -9, 9′]-cyclo-8′-hexadiene-5α, 6α-epoxyhexyl, cyclo-pentanhydride-[2, 2, 2, 1]-2β, 3α-cycloheptane, 3) 。命名为无花果果素K-1、无花果果素G-1和无花果果素G-2, 为无花果药食同源重要功能提供依据。
 
 图1 无花果果实中新化合物1~3的结构Fig.1 Structures of neo-compounds 1—3 from fruits of F.carica
图1 无花果果实中新化合物1~3的结构Fig.1 Structures of neo-compounds 1—3 from fruits of F.carica   下载原图
 
1 仪器与材料
高效液相-离子阱-飞行时间质谱仪 (日本岛津公司) ;Avance 400MHz超导核磁共振仪 (瑞士Bruker公司) ;Nicolet iS5傅里叶变换红外 (FT-IR) 光谱仪 (美国Thermo Fisher公司) ;UV-2401紫外光谱仪 (日本岛津公司) ;元素分析仪 (JSX-3400R型ELEMENT ANALYZER能量色散型荧光X射线分析仪, 日本电子株式会社) ;Waters 600半制备反相高效液相色谱仪 (美国Waters公司) , LH-20凝胶填料 (日本三菱公司) ;薄层色谱硅胶GF254和柱色谱用硅胶80~100、200~300目 (青岛海洋化工厂) ;其他试剂均为分析纯。
 
无花果果实于2017年9月采自郑州市汇川农业科技有限公司无花果基地, 由河南农业大学农学院侯高致明教授鉴定为桑科榕属无花果Ficus carica L.布兰瑞克品种的风干果实, 为南京农业科学院培育的已在我国推广的优良品种之一。样品标本 (GS-WHG-201709) 存放于河南科技大学伏牛山药用植物标本馆内。
 
2 提取与分离
取冻干后的无花果果实切片7.0 kg, 用70%乙醇超声辅助提取3次, 每次5 h, 滤过滤渣, 合并提取液, 室温下静置48 h除去不溶物, 提取液减压浓缩后得总浸膏1 256 g。将总浸膏混悬于适量水中, 在-4℃条件下静置12 h, 滤过后清液用醋酸乙酯进行萃取, 得到醋酸乙酯提取物136 g, 经硅胶柱色谱, 石油醚-醋酸乙酯 (15∶1、13∶1、10∶1、8∶2、6∶4、1∶1、4∶6、2∶8、0∶10) 梯度洗脱, 得到8个洗脱部位 (A~H) 。取B部位20 g, 经硅胶柱色谱分离, 环己烷-醋酸乙酯 (10∶1、8∶2、6∶4、1∶1、4∶6、2∶8、0∶10) 梯度洗脱后合并得到6个组分 (Fr.i.1~6) 。取Fr.i.2组分6.0 g, 经硅胶柱色谱, 氯仿-甲醇 (9∶1、7∶1、7∶3、5∶4、1∶1、4∶5、3∶7、1∶7、1∶9) 梯度洗脱, TLC追踪, 合并相同组分。组分7∶3收集放置后, 有沉淀生成, 滤去固体沉淀, 收集母液, 减压下去除溶剂后得到一透明胶状物质, 为化合物1 (18.3 mg) 。取上述Fr.i.4组分8.5 g, 经硅胶柱色谱的氯仿-丙酮 (10∶1、8∶2、6∶4、1∶1、4∶6、2∶8、1∶10) 梯度洗脱, TLC分析收集组分合并, 组分8∶2可溶解于氯仿, 进一步经Sephadex LH-20脱色纯化后, 采用反相高效液相 (RP-HPLC) 色谱分离纯化, ODS C18反相色谱柱 (YMC-PACK-ODS-A, 250 mm×15 mm, 5μm) , 示差检测器, 洗脱剂乙腈-水 (90∶10) 等度洗脱, 体积流量4 mL/min, 收集得到2个组分, 经鉴定分别得到化合物2 (13.4mg, tR=11.00 min) 和化合物3 (16.2 mg, tR=23.00min) 。
 
3 结构鉴定
化合物1:黄色透明胶状物。HR-ESI-MS显示其分子离子峰m/z 250.066 7[M+H]+ (计算值250.067 1) , 结合1H-和13C-NMR (DEPT) 谱确定其分子式为C12H11NO5。相对分子质量结合元素分析 (C:57.60%, H:4.45%, N:5.62%) 证实化合物含有奇数个氮原子。样品溶于氯仿, 与碘化铋钾 (dragendorff) 试剂显色反应显橙红色, 初步判断与元素分析结果一致, 为含氮生物碱化合物。其红外光谱在3 440, 1 670, 1 543, 1 472 cm-1显示了强的吸收, 提示化合物中存在羟基、羰基 (内酰胺) 和芳环的共振吸收;紫外光谱在278、230和214 nm有最大吸收也证实化合物中存在羰基和芳环结构。在1H-NMR (400 MHz, CDCl3) 谱中, δH 7.27 (1H, s) , 7.22 (1H, d, J=3.5 Hz) , 6.51 (1H, d, J=3.5 Hz) 提示化合物含有1组芳氢信号;后者在相互偶合的1个自旋系统中, 基于其偶合常数, 确定该化合物为芳杂环化合物的结构。另外δH 9.59 (1H, s, 4-OH) 提示有1个醛基氢或者1个烯醇氢的存在;还有1个甲氧基信号在δH 4.72 (3H, s, -OCH3) 和1个酰甲基氢信号在1.25 (3H, s, -OCOCH3) 。基于1H-NMR分析, 初步判断化合物1具有喹啉-2-酮生物碱preskimmianine[12]相同骨架的母核结构。从化合物1的13C-NMR (DEPT) 谱 (表1) 中可以明显观测到1组4, 6, 8-三取代2-喹啉酮的信号δC 166.8 (C, C-2) , 152.4 (C, C-4) , 160.6 (C, C-6) , 130.9 (C, C-8) ;1个乙酰氧基碳信号δC 19.2, 177.7 (CH3CO-, C-1′, C-2′) , 1个甲氧基信号在δC 57.6 (C-3′) 。化合物1中各取代基的位置进一步通过HMBC确定。在HMBC谱中, 观测到了H-3, H-5与C-4相关交叉信号, H-3与C-10的相关信号 (图2) , 从而证实了酚羟基取代在母核的C-4位上;H-3与C-2的相关信号证明喹啉环酮羰基的存在。进一步根据甲氧基氢H-3′与C-8的HMBC相关以及H-7与乙酰氧基羰基C-1′和C-6、C-7交叉相关, H-5与乙酰氧基羰基C-1′的HMBC相关, 确定了甲氧基和1个乙酰氧基分别取代在喹啉-2-酮母核的苯环上的C-8和C-6位上。因此, 化合物的结构被确定为4-羟基-6-甲酰氧基-8-甲氧基-喹啉-2-酮。该化合物的结构可进一步通过1H-1HCOSY、HSQC、HMBC图谱得到确证。该化合物取代基的构型基于NOESY图谱观察, 只有3′-甲氧基上的H与喹啉环上亚氨基H键上的H原子有相关信号 (图2) , 由此可推断8位上的甲氧基为α-取代。这可能是喹啉环的刚性结构决定的。因此化合物1被确定为1个新的喹啉-2-酮类化合物, 推测其化学结构为4-羟基-6-甲酰氧基-8α-甲氧基-喹啉-2-酮。其核磁数据归属见表1。
 
表1 化合物1的1H-和13C-NMR (400/100 MHz, CDCl3) 波谱数据归属Table 1 1H-and 13C-NMR data assignment (400/100 MHz, CDCl3) of compound 1     下载原表
 
 表1 化合物1的1H-和13C-NMR (400/100 MHz, CDCl3) 波谱数据归属Table 1 1H-and 13C-NMR data assignment (400/100 MHz, CDCl3) of compound 1
 图2 化合物1主要的1H-1H COSY和HMBC及NOESY相关Fig.2 Key 1H-1H COSY and HMBC and NOESY correlations of compound 1
图2 化合物1主要的1H-1H COSY和HMBC及NOESY相关Fig.2 Key 1H-1H COSY and HMBC and NOESY correlations of compound 1   下载原图
 
化合物2:淡黄色透明胶状物。HR-ESI-MS m/z:281.138 7[M+H]+ (计算值281.138 4) , 确定其分子式为C15H20O5。IRνmaxKBr (cm-1) :2 926, 1 732, 1 687, 1 458, 1 216, 1 046, 提示分子中含有非共轭的羰基和环氧结构的共振吸收。化合物与碘化铋钾 (dragendorff) 试剂显色反应阴性, 初步判断该化合物不含氮。1H-NMR (400 MHz, CDCl3) 谱从高场至低场显示有3组信号峰, 1组甲基信号峰在δH 0.93 (3H, m) 和1.06 (3H, m) ;从δH 1.25~2.65的信号峰, 提示共含有10个饱和H原子;另外还可观察到含氧区有2组信号分别在δH 3.53 (2H, dd, J=4.6, 2.0Hz) 及δH 4.10 (1H, dd, J=3.7, 2.0 Hz) 和4.09 (1H, dd, J=3.7, 2.0 Hz) 。从化合物2的13C-NMR谱中可以观测到共有15个碳峰信号, 且明显成对存在, 表示该化合物的高度对称性。结合2的1H-1H COSY图谱显示, 以上核磁谱分别代表2个磁不等价自旋系统的相关质子信号, 1个是-CH2-CH-OCH-CH-CH-CH-为含有7个氢的自旋体系, 另一个是 (-OCH-CH2-CH3) 2为含有12个氢原子的自旋体系, 并呈强烈对称性, 是化合物2的结构特征 (表2) 。基于13C-NMR (DEPT) 图谱显示, 分子中有1对羰基信号分别位于δC 169.9和164.9, 另有1对含氧碳的信号峰在δC 60.5 (CH) 和δC 58.8 (CH) , 提示化合物可归属为含环氧醚的酸酐类化合物, 与1, 2-二环[2, 2, 2]庚烷二甲酸酐型化合物类似[[13,14]-14]。基于上述2组自旋系统的存在, 将分别对应于13C-NMR (DEPT) 的1组氧代环庚烷信号 (C1~C7) 和另1组二氧代双取代烷信号 (C-1′, C-1″, C-2′, C-2″和C-3′, C-3″) 。因此化合物2的骨架结构和各取代基的位置进一步通过2D谱HMQC和HMBC确定。在HMBC谱中, 可观察到H-4与C-3′、C-6, H-1与C-2′、C-6相关 (图3) , 确定了环戊酐连接在C-3和C-2位置上;另外被观察到的信号在H-5′与C-9、H-6′和C-9′分别交叉相关, H-5与C-7、C-6相关, 从而证实了二乙基环氧醚环连接在母核环庚烷的C-5和C-6位上 (图3) 。由此确定化合物2为1个新的环氧醚的酸酐类化合物, 化学名称为5′, 6′- (双二乙基) -5, 6-环氧己烷基-环戊酐基-[2, 2, 1]-2, 3-环庚烷 (2) 。其核磁数据归属见表2。
 
表2 化合物2和3的1H-和13C-NMR (400/100 MHz, CDCl3) 波谱数据归属Table 2 1H-and 13CNMR data assignment (400/100 MHz, CDCl3) of compounds 2 and 3     下载原表
 
 表2 化合物2和3的1H-和13C-NMR (400/100 MHz, CDCl3) 波谱数据归属Table 2 1H-and 13CNMR data assignment (400/100 MHz, CDCl3) of compounds 2 and 3
 图3 化合物2的HMBC相关Fig.3 Key HMBC correlations of compound 2
图3 化合物2的HMBC相关Fig.3 Key HMBC correlations of compound 2   下载原图
 
化合物2的立体结构的相对构型, 可进一步通过它的NOESY谱图信息中取代基的氢原子和骨架上氢原子的H-H相关进行推断 (图4) 。从NOESY图谱的H-6′与H-6和H-5′与H-5交叉相关, 证明环氧取代为a, a键取代的顺式构型;从H-6与H-1和H-5与H-3的交叉相关, 揭示酸酐环为e, a键取代的反式构型。从取代基上H-8与H-5′相关和取代基的H-8′与H-6′无相关信号, 证明了2个饱和链烃的取代为a, e键的反式取代。这是因为环氧六环的刚性因素决定。化合物2的3D构型见图4。因此化合物2的立体结构为5′β, 6′α- (双二乙基) -5β, 6β-环氧己烷基-环戊酐基-[2, 2, 1]-2α, 3β-环庚烷。
 
 图4 化合物2的NOESY相关和3D立体图Fig.4 Key NOESY correlations and 3D structure of compound 2
图4 化合物2的NOESY相关和3D立体图Fig.4 Key NOESY correlations and 3D structure of compound 2   下载原图
 
化合物3:黄色透明固状物。HR-ESI-MS m/z:387.212 2[M+H]+ (计算值387.212 7) , 确定其分子式为C23H30O5。与碘化铋钾 (dragendorff) 试剂显色反应阴性, 判断该化合物不含氮。对比化合物3与2的核磁数据, 提示化合物3与2是具有相同的母核结构的衍生物, 不同之处在于化合物3的13C-NMR (100 MHz, CDCl3) 谱图中, 分别在芳烃区和高场信号区均多出1组信号峰, 结合3的1H-NMR (400 MHz, CDCl3) 和DEPT、HSQC谱中给出典型的信号峰, 可归属不同的2组信号为双键δC 129.6, 128.4, 127.6, 126.8 (表2) , 提示分子中的2个不饱和双键的存在;烷烃取代基信号为典型的末端异丙基信号在δC 23.9, 22.3, 28.1, 28.4, 20.3, 19.1, 15.9, 15.7等, 8个碳呈对称的分布在不同侧链上 (表2) 。因此, 初步推测化合物3为不同于2的含有烯烃的同系物。进而根据侧链的双键不饱和烃基片段, 通过1H-1H COSY、HSQC及HMBC谱, 对侧链片段的碳氢信号进行了归属。在HMBC谱中 (图5) , 双键上2个氢信号H-8 (δH 7.43, 1H, s) 与C-6′、C-11存在远程相关, H-8′ (δH 6.98, 1H, s) 与C-10′和C-11′存在远程相关, 以及H-5′ (δH 4.13, 1H, m) 与C-9′信号相关, H-13 (δH 0.90, 3H, d, J=7.3 Hz) 与C-10′的相关交叉被观察到, 从而确定2个对称的饱和烃基侧链, 连接在环己二烯的C-9和C-9′位, 形成了二取代的环己二烯取代基[14]并合到环氧醚环的C-5′和C-6′位上。环庚烷母核上的H-7a (δH 1.99, 1H, dd, J=3.1, 6.9 Hz) 与C-3, H-4与C-3′的相关信号, 和H-7e (δH 2.06, 1H, dd, J=3.1, 6.9 Hz) 与C-6的交叉相关信号, 确认化合物3具有的环庚烷酸酐骨架衍生物特征[13], 化合物3因此具有4个并合环。化合物3被进一步确定为1个新的环氧醚的酸酐类化合物。其化学名称被命名为5′, 6′-[双- (11-甲基丁基, 11′-甲基丁基) -9, 9′]-环-8, 8′-己二烯基-5, 6-环氧己烷基-环戊酐基-[2, 2, 2, 1]-2, 3-环庚烷 (3) 。其核磁数据归属见表2。
 
化合物3的立体结构的构型通过NOESY谱图 (图6) 信息进行推测。其H-6′与H-5′和H-6与H-5交叉相关, 证明环氧取代为e, e键取代的顺式构型;从H-6与H-2没有相关, 而H-5与H-3的交叉相关信号被观察到, 揭示酸酐环同样为e, a键取代的反式构型。其他环上取代只有同向取代一种构型存在。化合物3的构型如图6中3D立体图所示, 因此化合物3的立体结构确定为5′β, 6′β-[双- (11甲基丁基, 11′-甲基丁基) -9, 9′]-环-8, 8′-己二烯基-5α, 6α环氧己烷基-环戊酐基-[2, 2, 2, 1]-2β, 3α-环庚烷。
 
 图5 化合物3的HMBC相关Fig.5 Key HMBC correlations of compound 3
图5 化合物3的HMBC相关Fig.5 Key HMBC correlations of compound 3   下载原图
 
 图6 化合物3的NOESY相关和3D立体图Fig.6 Key NOESY correlations and 3D structure of compound 3
图6 化合物3的NOESY相关和3D立体图Fig.6 Key NOESY correlations and 3D structure of compound 3   下载原图
 
4 讨论
无花果为我国较古老的栽培树种, 它的新鲜果实广为人们喜爱, 其中布兰瑞克品种的果实是优良的早熟鲜食品种之一。本实验分离得到的3个化合物中, 香豆素类成分多有文献报道, 有可能是该植物的标志性成分, 酸酐类和喹啉类化合物在该植物中尚属首次报道[14,15]。众所周知, 不同品种 (包括野生和种质驯化和培育) 、不同时期的果实 (包括未成熟果实、成熟果和干果) , 其化学成分肯定有差异和显著区别。现有的种质资源通过杂交和后代的表型选择, 会发生性状的转移与改良, 这也必然会造成成分的改变。因此高效的农业生态产业的迅猛发展, 对药食同源植物品种的优育, 也是人们期盼和积极关注的。

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文章名称:无花果果实中新喹啉和新酸酐化合物

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