姜黃石油醚部位的化學成分研究

都文文,宋成武

1.焦作市人民醫院,焦作 454000;2. 華中科技大學同濟醫學院藥學院,武漢 430074 ;3. 湖北中醫藥大學藥學院,武漢 430065

姜黃是姜科姜黃屬植物CurcumalongaL.的干燥根莖。其味辛、苦,性溫、無毒。始載于《新修本草》[1],主產地位于四川、云南、臺灣、福建等地[2]。姜黃是我國常用的傳統中藥,藥食同源,具有通經止痛、活血行氣之功效,同時它還可作為香料、色素、調味品、殺蟲劑以及染料等[3]。姜黃的藥理活性廣泛,主要有效成分為姜黃素類化合物和揮發油,其揮發油的主要成分為單萜類和倍半萜類化合物?，F代藥理研究表明,姜黃揮發油具有抗凝血、調血脂、止咳平喘、止痛、抗炎、抗腫瘤等作用[4-8]。為了進一步研究姜黃的化學物質基礎,為臨床應用提供科學依據,本文用傳統柱色譜層析技術以及高效液相制備色譜技術從姜黃石油醚部位中分離鑒定出10個化合物,其中化合物4首次從姜黃屬植物中分離得到,化合物9為新的天然產物。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

TRipleyTOF 5600質譜儀(美國AB SCIEX);UltiMate U3000戴安高效液相色譜儀,Dionex-P680半制備高效液相色譜儀,Welch Ultimate XB-C18分析型色譜柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm)和Welch Ultimate XB-C18半制備型色譜柱(250 mm×10 mm, 5 μm);AM-400型核磁共振儀(德國Bruker公司)。

1.2 試藥

姜黃于2011年12月采自四川樂山和廣東高要,經湖北中醫藥大學生藥教研室陳科力教授鑒定為姜黃(CurcumalongaL.)的根莖,存放于華中科技大學同濟醫學院藥學院(標本號201112);色譜級甲醇購自國藥集團化學試劑有限公司;其余所用有機試劑均為分析純,購自武漢格奧化學技術有限公司;薄層色譜硅膠(GF254)和柱色譜硅膠(100～200目和200～300目)均購自青島海洋化工有限公司。

2 方法與結果

2.1 提取與分離

取姜黃根莖30 kg,干燥后粉碎,用體積分數為80%的乙醇浸泡后加熱回流提取3次,每次3 h,合并提取液,減壓濃縮回收溶劑,得總浸膏4.5 kg。浸膏加水分散,依次用石油醚、乙酸乙酯萃取,分別減壓濃縮后得到石油醚部位550 g、乙酸乙酯部位550 g和水部位2.65 kg。

取石油醚萃取部位500 g,用100～200目硅膠柱層析進行分離,以石油醚-乙酸乙酯(100∶1、95∶5、9∶1、8∶2、7∶3、1∶1、1∶100)梯度洗脫,合并后得到7個流份(Fr-1～Fr-7)。Fr-1經200～300目硅膠柱層析進一步分離,以石油醚-乙酸乙酯(1∶0、200∶1、100∶1、90∶1、80∶1、50∶1、25∶1、10∶1、8∶1、5∶1、2∶1、1∶1、0∶1)梯度洗脫,得到22個流份(Fr-1-1～Fr-1-22)。Fr-1-4經薄層硅膠柱分離,以石油醚-乙酸乙酯(1∶0、80∶1、50∶1、20∶1、10∶1、5∶1、1∶1、0∶1)梯度洗脫,得到化合物1(600 mg)。Fr-1-9經薄層硅膠柱分離,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脫,合并得4個流份(Fr-1-9-1～Fr-1-9-4)。Fr-1-9-3經半制備高效液相(甲醇∶水=75∶25)分離得到化合物2(11 mg)。Fr-1-10經薄層硅膠柱分離,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脫,得到化合物3(1 g)。 Fr-1-17經薄層硅膠柱分離,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脫,合并得15個流份(Fr-1-17-1～Fr-1-17-15)。Fr-1-17-9經半制備高效液相(甲醇∶水=50∶50)分離得到化合物4(4 mg)。Fr-1-17-12經半制備高效液相(甲醇∶水=60∶40)分離得到化合物5(180 mg)。Fr-1-17-14經半制備高效液相(甲醇∶水=50∶50)分離得到化合物6(15 mg)。Fr-1-22經薄層硅膠柱分離,以石油醚-乙酸乙酯(100∶1、80∶1、70∶1、50∶1、20∶1、10∶1、8∶1、5∶1、2∶1、1∶1、1∶100)梯度洗脫,得到12個流份(Fr-1-22-1～ Fr-1-22-12)。Fr-1-22-10經硅膠色譜柱,半制備高效液相(甲醇∶水=50∶50)分離得到化合物7(300 mg)。Fr-3(57 g)經200～300目硅膠柱層析進一步分離,以石油醚-乙酸乙酯(1∶0、80∶1、50∶1、25∶1、10∶1、5∶1、2∶1、1∶1、0∶1)梯度洗脫,得到13個流份(Fr-3-1～Fr-3-13)。Fr-3-4反復重結晶得化合物8(10 g)。Fr-3-6經薄層硅膠柱分離,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脫,合并得13個流份(Fr-3-6-1～Fr-3-6-13)。Fr-3-6-8經薄層硅膠進一步分離,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脫,合并得5個流份(Fr-3-6-8-1～Fr-3-6-8-5)。Fr-3-6-8-3經半制備高效液相(甲醇∶水=50∶50)分離得到化合物9(15 mg)。Fr-3-6-12經薄層硅膠分離,以石油醚-乙酸乙酯(5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5)梯度洗脫,合并得15個流份(Fr-3-6-12-1～Fr-3-6-12-15)。Fr-3-6-12-4經薄層硅膠進一步分離,以石油醚-乙酸乙酯(1∶1)洗脫,得化合物10(140 mg)。

2.2 結構鑒定

化合物1無色油狀物,易溶于甲醇和氯仿,分子式為C15H22。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.25(3 H,d,J=6.9 Hz,H-14),1.56(3 H,s,H-15),1.61(2 H,m,H-8),1.67(3 H,s,H-13),1.91(2 H,m,H-9),2.35(3 H,s,H-12),2.68(1 H,m,H-7),5.12(1 H,m,H-10),7.09(2 H,d,J=8.2 Hz,H-2,6), 7.12(2 H,d,J=8.2 Hz,H-3,5)。13C-NMR(101 MHz,CDCl3)δC:144.67(C-1), 126.90(C-2,6),128.96(C-3,5),135.14(C-4),39.03(C-7),38.48(C-8),26.19(C-9), 124.58(C-10),131.36(C-11),17.67(C-12),25.72(C-13),20.99(C-14), 22.48(C-15)。以上數據與文獻[9]報道一致,故鑒定該化合物為姜黃烯。

化合物2黃色油狀物,易溶于甲醇和氯仿,分子式為C15H22O。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.63(3 H,s,J=9.2 Hz,H-14),1.87(3 H,s,H-12),2.12(3 H,s,H-13),2.21(3 H,s,H-15),2.63(1 H,m,H-6b),2.71(1 H,m,H-6a),3.25(1 H,m,H-7),5.39(H,brs,H-3),6.04(1 H,s,H-10),6.06(2 H,d,H-8,10)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:44.47(C-1),30.29(C-2),120.08(C-3),133.83(C-4),30.33(C-5),27.73(C-6),161.83(C-7),124.22(C-8),192.11(C-9),126.45(C-10),154.15(C-11),27.37(C-12),17.50(C-13),23.42(C-14),20.54(C-15)。以上數據與文獻[10]報道一致,故鑒定該化合物為E-α-atlantone。

化合物3淡黃色油狀物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+H]+217.158 8(calcd. 217.158 7),分子式為C15H20O。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.25(3 H,d,J=6.9 Hz,H-14),1.87(3 H,s,H-13),2.13(3 H,s,H-12),2.33(3 H,s,H-15),2.64(1 H,dd,J=15.7,8.3 Hz,H-8a),2.70(1 H,dd,J=15.7,8.3 Hz,H-8b),3.30(1 H,m,H-7),6.04(1 H,s,H-10),7.10(4 H,brs,H-2,3,5,6)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:143.70(C-1),126.67(C-2,6),129.10(C-3,5),135.54(C-4),35.30(C-7),52.69(C-8),199.85(C-9),124.11(C-10),155.03(C-11),20.69(C-12),27.62(C-13),20.97(C-14),21.99(C-15)。以上數據與文獻[11]報道一致,故鑒定該化合物為芳姜黃酮。

化合物4無定形粉末,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+H]+235.169 1(calcd. 235.169 3),分子式為C15H22O2,不飽和度為5。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:0.93(3 H,d,J=6.7 Hz,H-14),1.77(3 H,s,H-15),1.89(3 H,s,H-13),2.02(1 H,m,H-1),2.10(1 H,m,H-7),2.14(3 H,s,H-12),2.16(1 H,m,H-7a),2.32(1 H,m,H-7b),2.20(1 H,m,H-6b),2.45(1 H,m,H-6a),2.25(1 H,m,H-8b),2.49(1 H,m,H-8a),6.05(1 H,brs,H-10),6.75(1 H,d,J=3.7 Hz,H-3)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:40.31(C-1),30.36(C-2,6),145.08(C-3),135.38(C-4),200.03(C-5),40.90(C-6),33.00(C-7),48.56(C-8),200.23(C-9),124.00(C-10),155.68(C-11),20.76(C-12),27.68(C-13),16.35(C-14),15.64(C-15)。以上數據與文獻[12]中報道一致,故鑒定為2-methyl-6-(4-methyl-5-one-3-cyclohexen)-2-hepten-4-one。該化合物首次從該屬植物中分離得到。

化合物5淡黃色油狀物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+H]+221.153 6(calcd. 221.153 6),分子式為C14H20O2,不飽和度為5。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:0.93(3 H,d,J=10.3 Hz,H-14),1.90(3 H,s,H-13),2.14(3 H,s,H-12),2.38(1 H,m,H-7),2.13(1 H,m,H-6b),2.45(1 H,m,H-6a),2.30(1 H,m,H-8b),2.345(1 H,m,H-8a),2.34(1 H,m,H-5b),2.49(1 H,m,H-5a),2.52(1 H,m,H-1),6.01(1 H,dd,J=10.2,2.1 Hz,H-3),6.05(1 H,m,H-10),6.83(1 H,dt,J=10.2,1.9 Hz,H-2)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:40.65(C-1),154.29(C-2),130.01(C-3),199.68(C-4),37.37(C-5),24.22(C-6),32.68(C-7),48.21(C-8),199.81(C-9),123.81(C-10),156.09(C-11),20.80(C-12),27.73(C-13),16.55(C-14)。以上數據與文獻[13]報道一致,故鑒定該化合物為2-methyl-6-(2-cyclohexen-4-one)-2-hepten-4-one。

化合物6無色油狀物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS [M+H]+235.169 0(calcd. 235.169 3),分子式為C15H22O2。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:0.89(3 H,d,J=5.9 Hz,H-14),1.51(1 H,m,H-6b),1.89(3 H,s,H-12),1.90(1 H,m,H-6a),2.12(3 H,s,H-13),2.22(1 H,m,H-8b),2.24(1 H,m,H-7),2.44(1 H,m,H-8a),2.48(1 H,m,H-1),4.41(1 H,t,J=3.5 Hz,H-5),4.95(1 H,s,H-15a),5.05(1 H,s,H-15b),5.76(1 H,brd,J=10.0 Hz,H-2),6.05(1 H,s,H-10),6.12(1 H,d,J=2.3,10.0 Hz,H-3)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:35.68(C-1),133.69(C-2),127.03(C-3),144.83(C-4),69.30(C-5),31.61(C-6),32.74(C-7),48.55(C-8),200.63(C-9),123.99(C-10),155.36(C-11), 27.68(C-12),20.73(C-13),16.63(C-14),113.59(C-15)。以上數據與文獻[14]報道一致,故鑒定該化合物為2-methyl-6-(4-methane-5-hydroxyl-2-cyclohexen)-2-hepten-4-one。

化合物7無色油狀物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS[M+Na]+275.161 3(calcd. 275.161 8),分子式為C15H24O3。1H-NMR(400-MHz,CDCl3)δH:0.89(3-H,d,J=6.6 Hz,H-14),1.26(3-H,s,H-15),1.68(1-H,m,H-6a),1.78(1-H,m,H-6b),1.83(3-H,s,H-13),2.11(3-H,s,H-12),2.22(1-H,m,H-8b),2.24(1-H,m,H-7),2.41(1-H,m,H-8a),2.45(1-H,t,J=4.7,H-1),3.77(1 H,dd,J=6.8, 3.1 Hz,H-5),5.59(2 H,s,H-2,3),6.04(1 H,s,H-10)。13C-NMR(100 Hz,CDCl3)δC:36.83(C-1),131.54(C-2),132.56(C-3),70.81(C-4),73.18(C-5),28.01(C-6),33.21(C-7),48.82(C-8),200.88(C-9),123.93(C-10),155.84(C-11),20.80(C-12),27.72(C-13),17.06(C-14),23.64(C-15)。以上數據與文獻[15]報道一致,故鑒定該化合物為bisacurone。

化合物8無色棱柱狀結晶,易溶于甲醇、乙酸乙酯。HR-ESI-MS [M+H]+235.169 2(calcd. 235.169 3),分子式為C15H22O2。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.02(3 H,d,J=6.0 Hz,CHCH3),1.60(3 H,s,CCH3),1.66(3 H,s,CCH3),1.82(3 H,s,CCH3),1.91(2 H,q,CHCH2CH2),2.11(1 H,d,J=15.6 Hz,CH2CH),2.64(1 H,d,J=15.2 Hz,CH2CH),3.02(2 H,CCH2C),5.76(1 H,2s,CCHC)。13C-NMR(100 Hz,CDCl3)δC:11.83(C-1),18.84(C-2), 20.92(C-3),22 .26(C-4),27.58(C-5),31.21(C-6),37.19(C-7),40.36(C-8),51.23(C-9),85.65(C-10),101.50(C-11),122.18(C-12),125.72(C-13),137.28(C-14),139.06(C-15)。以上數據與文獻[16]報道一致,故鑒定該化合物為姜黃烯醇。

化合物9淡黃色油狀物,易溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS [M+H]+235.168 6(calcd. 235.169 3)。通過HR-ESI-MS和13C-NMR數據分析,推測該化合物分子式為C15H22O2,其不飽和度為5。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)中顯示有4個苯環氫信號δH7.09(4H,brs,H-2,3,5,6),符合苯環對位取代情況,4個甲基氫信號δH2.30(3H,s,H-15),1.24(3H,d,J=7.0 Hz,H-14),1.18(1H,s,H-12),1.16(1H,s,H-13)和一系列脂肪氫信號。13C-NMR(100 MHz,CDCl3)和DEPT譜中顯示含有15個碳原子,分別為4個甲基(δC20.97,22.16,29.16,29.27)、2個亞甲基(δC52.70,53.59)、5個次甲基(δC34.94,126.56,126.56,129.23,129.23)、3個季碳(δC69.59,135.91,142.71)和1個酮羰基(δC212.19),其中δC135.91,142.71,129.23,126.56符合苯環對位取代情況。結合1H-1H-COSY譜顯示有3個偶合體系,即H-7/H-14/H-8,H-2/H-3,H-5/H-6,確定1位和4位為季碳。HMBC譜中H3-15與C-3和C-5相關,證明C-15與C-4相連;H3-12與C-10、C-11、C-13相關,H3-13與C-10、C-11、C-12相關,結合1H-1H-COSY譜,證明了該化合物11位是連氧季碳(δC69.59)。綜合以上理化性質和波譜數據,將其進一步與文獻[17]對照,可推斷該化合物為2-hydroxy-2-methyl-6-p-tolyl-4-heptanone。經系統的文獻檢索,該化合物未見在植物中報道過,為首次分離得到新的天然產物。其化學結構見圖1。

圖1 化合物9的結構

淡黃色油狀物,易溶于甲醇和氯仿,HR-ESI-MS [M+H]+235.168 6(calcd. 235.169 3)。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.1(3H,s,H-13),1.18(3H,s,H-12),1.23(3H,d,J=7.0 Hz,H-14),2.30(3H,s,H-15),2.49(2H,q,J=13.7 Hz,H-10),2.62(1H,dd,J=16.2,7.6 Hz,H-8b),2.72(1H,dd,J=16.2,7.6 Hz,H-8a),3.27(1H,m,H-7),7.09(1H,brs,H-6),7.09(1H,brs,H-5),7.09(1H,brs,H-3),7.09(1H,brs,H-2)。13C-NMR(100 Hz,CDCl3)δC:142.71(C-1),126.56(C-2),129.23(C-3),135.91(C-4),129.23(C-5),126.56(C-6),34.94(C-7),52.70(C-8),212.19(C-9),53.59(C-10),69.59(C-11), 29.27(C-12),29.16(C-13),22.16(C-14),20.97(C-15)。以上波譜數據與文獻[17]中合成反應的中間產物基本一致,鑒定化合物9為2-hydroxy-2-methyl-6-p-tolyl-4-heptanone。

化合物10無色油狀物,可溶于甲醇和氯仿。HR-ESI-MS [M+H]+233.153 6(calcd. 233.153 6),分子式為C15H20O2。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δH:1.23(3 H,d,J=6.9 Hz,H-14),1.87(3 H,s,H-12),2.12(3 H,s,H-13),2.21(3 H,s,H-15),2.63(1 H,dd,J=15.6, 8.2 Hz,H-8b),2.71(1 H,dd,J=15.6,8.2 Hz,H-8a),3.25(1 H,m,H-7),6.04(1 H,s,H-10),6.69(1 H,s,H-2),6.70(1 H,d,J=7.9 Hz,H-6),7.02(1 H,d,J=11.8 Hz,H-5)。13C-NMR(101 Hz,CDCl3)δC:145.92(C-1),113.54(C-2),155.64(C-3),121.51(C-4),130.92(C-5),118.74(C-6), 35.36(C-7),52.59(C-8),200.26(C-9),124.06(C-10),153.93(C-11), 27.69(C-12),20.80(C-13),21.95(C-14),15.39(C-15)。以上數據與文獻[14]報道一致,故鑒定該化合物為turmeronol A。

3 討論

姜黃是我國常用的傳統中藥,在印度等國家也被作為咖喱的原料而食用,還可用作天然的染色劑等。近年來,姜黃越來越多的藥理活性被發現,如抗腫瘤、抗糖尿病、抗炎等,有巨大的開發潛力,它的主要有效成分為揮發油和姜黃素類化合物,揮發油的藥理活性隨著其化學成分的不斷深入研究而逐漸被發現。本實驗對姜黃石油醚部位進行了化學成分研究,分離鑒定出10個化合物,其中化合物4首次從該屬植物中分離得到,化合物9為新的天然產物。本研究進一步豐富了姜黃的化學成分種類,為后續的藥理活性研究及開發利用提供依據。