李楚然 李 娜, 劉 云 楊曉琴 張穎君 劉惠民 趙 平,
(1. 西南林業(yè)大學西南地區(qū)林業(yè)生物質資源高效利用國家林業(yè)和草原局重點實驗室,云南 昆明 650233;2. 中國科學院昆明植物研究所植物化學與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室,云南 昆明 650201;3. 西南林業(yè)大學云南森林資源培育與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,云南 昆明 650233)
越桔屬(Vaccinium)植物為杜鵑花科(Ericaceae)灌木,全球約有450種,據(jù)報道該屬植物含有黃酮、花青素、香豆素、木脂素、環(huán)烯醚萜、甾醇、三萜等多種次生代謝產(chǎn)物,其中酚類物質作為主要的活性物質[1?6],具有良好的抑制腫瘤和抗糖尿病等藥理活性[7?12]。樟葉越桔(Vaccinium dunalianum)作為越桔屬的一種多年生常綠灌木,主要分布于我國的四川、貴州、云南和西藏等地[1]。該植物全株可藥用,其葉在我國西南地區(qū)被用作治療風濕的藥物,而葉芽則作為一種民間傳統(tǒng)茶飲,具有祛風除濕、舒筋活絡的功效[1,13]。Zhao等[14]和Li等[15]發(fā)現(xiàn)樟葉越桔富含咖啡酰熊果苷類物質,先后從葉芽和葉中分離得到36個酚類化合物,其中包括10個新化合物樟葉越桔苷A?J(dunalianosides A?J),并發(fā)現(xiàn)6′?O?咖啡酰熊果苷(6′?O?caffeoylarbutin)具有良好的黑色素生成抑制活性[16],且在樟葉越桔葉芽中的含量高達31.76%[17]。此外,還通過建立樟葉越桔的多種組織培養(yǎng)體系,開展了不同植物生長調節(jié)劑對6′?O?咖啡酰熊果苷進行生產(chǎn)調控等相關研究[18?21],為樟葉越桔的后續(xù)研究工作奠定了基礎。為了進一步挖掘樟葉越桔葉中的酚苷類化學成分,本研究采用硅膠、葡聚糖凝膠LH?20、Diaion HP20等多種柱層析方法,結合NMR和MS波譜分析手段,對樟葉越桔葉中的化學成分進行研究,以期為其進一步的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。
樟葉越桔葉于2015年4月采自云南省武定縣,經(jīng)中國科學院昆明植物研究所楊崇仁教授鑒定,植物標本(SWFU No. 1500414)存放于西南林業(yè)大學標本館中。
甲醇(天津市大茂化學試劑廠,中國);石油醚(云南汕滇藥業(yè)有限公司,中國);氯仿(天津市富宇精細化工有限公司,中國);乙酸乙酯(云南汕滇藥業(yè)有限公司,中國);以上試劑均為化學純。
Bruker DRX?400和Burker DRX?500超導核磁共振儀(Bruker公司,德國);API QSTAR Pular?1質 譜 儀(Applied Biosystems,美 國);Agilent G6230 TOF 質譜儀(Applied Agilent Technologies,美國);P?1020 旋光儀(JASCO,日本);N?1001型EYELA旋轉蒸發(fā)儀(東京理化器械有限公司,日本);電熱恒溫干燥箱(上海市躍進醫(yī)療器械廠,中國);三用紫外分析儀(上海顧村電光儀器廠,中國);SHB?Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司,中國);BT244S型塞特路斯萬分之一電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司,中國);GF254薄層層析硅膠板(青島海浪化工廠,中國);200~300目硅膠(青島海洋化工廠,中國);葡聚 糖凝膠LH?20(GE Healthcare,美 國);Diaion HP20大 孔 吸 附 樹 脂(Mitsubishi Chemical Corporation,日 本);MCI?gel CHP20P樹 脂(Mitsubishi Chemical Corporation,日本)。
將干燥的樟葉越桔葉(6 kg)粉碎后,用80%甲醇室溫浸泡提取5次,合并濾液,減壓濃縮干燥后得到總浸膏。總浸膏用蒸餾水混懸后依次用石油醚和乙酸乙酯進行萃取,分別得到石油醚、乙酸乙酯和水溶液部分。取水溶液部分150 g,經(jīng)Diaion HP20柱層析(60 cm×8 cm),以甲醇?水(體積比為0∶1~1∶0)溶液作為洗脫劑各1個柱體積依次進行梯度洗脫,用三角瓶每200 mL左右分別收集流出液,用氯仿∶甲醇∶水(體積比為7∶3∶0.5,6∶4∶1)展開劑對各流出液進行薄層層析后,根據(jù)樣品斑點有無熒光、1% H2SO4乙醇溶液噴霧加熱后的斑點顯色情況及其Rf值,將相同組分的樣品溶液進行合并,經(jīng)旋轉蒸發(fā)儀45 ℃下減壓濃縮后得到5個組分(Fr. 1~Fr. 5)。
Fr. 2(54.7 g)經(jīng)MCI?gel CHP20P柱 層 析(60 cm×5 cm)并以甲醇∶水(體積比為0∶1~1∶0)為洗脫劑各1個柱體積依次進行梯度洗脫后,經(jīng)薄層層析檢測合并后得到4個組分(Fr. 2?1~Fr. 2?4)。Fr. 2?3(16.1 g)經(jīng) Diaion HP20SS柱層析(60 cm×5 cm),以甲醇∶水(體積比為0∶1~1∶0)為洗脫劑各1個柱體積依次進行梯度洗脫,經(jīng)薄層層析檢測合并后進一步得到7個組分(Fr. 2?3?1~Fr. 2?3?7)。Fr. 2?3?4(9 g)經(jīng)MCI?gel CHP20P柱層析(50 cm×6 cm),甲醇∶水(體積比為0∶1~1∶0)各1個柱體積依次洗脫后,得到9個組分(Fr. 2?3?4?1~Fr. 2?3?4?9),其中Fr. 2?3?4?6經(jīng)硅膠柱(50 cm×3 cm,氯仿∶甲醇,20∶1~1∶10)和葡聚糖凝膠柱LH?20(50 cm×2 cm,甲醇∶水,體積比為0∶1~1∶0)層析后,得到化合物1(34.8 mg)和化合物2(10 mg)。
化合物1為白色不定形粉末,ESI+?MS質譜顯示其準分子離子峰m/z477 [M+Na]+,HR?ESI+?MS質譜顯示準分子離子峰m/z477.1369 [M+Na]+(calcd, 477.1367),結合13C NMR DEPT譜顯示化合物1含有21個碳信號,其中包括1個伯碳(CH3)、3個仲碳(CH2)、12個叔碳(CH)和5個季碳(C),表明化合物1的分子量為454,分子式為C21H26O11,不飽和度為9。
化合物1的1H NMR譜顯示出一組β?D?吡喃葡萄糖基質子信號(δH4.41(1H,d,J=7.8 Hz,H?1′),4.51(1H,dd,J=10.0,1.9 Hz,H?6′b),4.33(1H,dd,J=10.0,6.4 Hz,H?6′a),3.55(1H,m,H?5′),3.38(1H,dd,J=9.0,6.8 Hz,H?3′),3.32(1H,m,H?4′),3.22(1H,dd,J=8.5,8.2 Hz,H?2′)),一組芳香環(huán)ABX偶合質子信號(δH7.04(1H,d,J=1.9 Hz,H?2″),6.94(1H,dd,J=8.2,1.9 Hz,H?6″),6.79(1H,d,J=8.2 Hz,H?5″)),和一組反式雙鍵質子信號(δ 7.56(1H,d,J=15.9 Hz,H?7″),6.28(1H,d,J=15.9 Hz,H?8″))(表1)。此外,還觀察到2個連氧CH質子信號(δH4.24(1H,m,H?3),4.81(1H,m,H?5)),兩組CH2質子信號(δH2.72(2H,m,H?2);2.25(1H,br d,H?4b),1.66(1H,t,H?4a))和1個CH3質子信號(δH1.30(3H,d,J=6.4 Hz,H?6))的存在(表1)。
表1 化合物1和2的1H(400 MHz)和13C(125 MHz)核磁共振波譜數(shù)據(jù)(CD3OD)Table 1 1H(400 MHz)and 13C(125 MHz)NMR spectroscopic data for compounds 1 and 2(CD3OD)
13C NMR譜除顯示出一組β?D?吡喃葡萄糖基碳信號和一組典型的反式咖啡?;夹盘栔猓€顯示有1個羰基碳(δ 173.2)、2個連氧叔碳(δc 74.9,73.2)、2個仲碳(δc 36.8,36.7)和1個甲基碳信號(δc 21.7)(表1),推測化合物1中含有1個α?吡喃酮結構單元。通過1H?1H COSY和HSQC譜分析,對上述質子信號和碳信號進行了一一歸屬,并從1H?1H COSY和HMBC相關(圖1)進一步確定化合物1的苷元為3?hydroxy?5?hexanolide。HMBC譜中顯示的β?D?吡喃葡萄糖端基質子信號(δH4.41)與α?吡喃酮C?3位碳信號(δc 73.2),以及α?吡喃酮C?3位上質子信號(δH4.24)與葡萄糖端基碳信號(δc 104.3)之間的相關,表明β?D?吡喃葡萄糖連接在α?吡喃酮的C?3位上。β?D?吡喃葡萄糖的H?6′(δH4.51,4.33)與反式咖啡酰基中的C?9″羰基碳信號(δc 169.0)的HMBC相關,表明反式咖啡酰基連接在葡萄糖的C?6位上。
圖1 化合物1和2的1H?1H COSY和HMBC相關Fig. 1 Key 1H?1H COSY and HMBC correlations of compounds 1 and 2
通過進一步比較1H和13C NMR譜數(shù)據(jù)(表1),發(fā)現(xiàn)化合物1和分離自紫萁科(Osmundaceae)紫萁(Osmunda japonica)[22]和樟葉越桔[14]的類花楸酸苷[(3R,5R)?3?(β?D?glucopyranosyloxy)?5?hexanolide,parasorboside],里白科(Gleicheniaceae)光里白(Diplopterygium laevissimum)的hymenoside X[23]和膜蕨科華東膜蕨(Hymenophyllum barbatum)的hymenoside U[24]相類似,不同之處在于化合物1比類花楸酸苷多了一組反式咖啡?;男盘枺鴋ymenoside X分子中反式對羥基肉桂?;蚳ymenoside U中的3,4?二羥基苯乙?;髯苑謩e連接在葡萄糖的2位上?;衔?的旋光值([α]D25=?26.2(c = 0.015,MeOH))與類花楸酸苷([α]D20=?20.0(c=1.0,H2O))[22]、hymenoside X([α]D18.8=?42.1(c=0.11,MeOH))[23]和hymenoside U([α]D22=?29.0(c=2.8,MeOH))[24]進行比較,表明化合物1中C?3位和C?5位的構型也為3R和5R。因此,化合物1的化學結構確定為(3R,5R)?3?(6′?O?trans?caffeoyl?β?D?glucopyranosyloxy)?5?hexanolide(圖2),命名為樟葉越桔苷K(dunalianoside K)。
圖2 樟葉越桔苷K(1)和樟葉越桔苷L(2)的化學結構Fig. 2 Chemical structures of dunalianoside K(1) and dunalianoside L(2)
化合物2為白色無定形粉末,ESI+?MS質譜顯示其準分子離子峰m/z495 [M+Na]+,HR?ESI+?MS質譜顯示其準分子離子峰m/z495.1469 [M+Na]+(calcd,495.1473),結合13C NMR DEPT譜顯示化合物2含有21個碳信號,其中包括1個伯碳(CH3)、3個 仲 碳(CH2)、12個 叔 碳(CH)和5個季碳(C),表明化合物2的分子量為472,分子式為C21H28O12,不飽和度為8。
化合物2的1H NMR和13C NMR譜數(shù)據(jù)與化合物1的非常相似,同樣表明了6?O?咖啡酰?β?D?葡萄吡喃糖基的存在,同時還觀察到1個甲基(δH0.98(3H,d,J=6.4 Hz,H?6);δc 21.6(d,C?6))、2個CH2(δH2.36(1H,dd,J=14.2,6.3 Hz,H?2a),2.29(1H,dd,J=14.5,6.5 Hz,H?2b)/δc 43.2(t,C?2);δH1.70(1H,m,H?4a),1.45(1H,m,H?4b)/δc 43.3(t,C?4)]、2個連氧CH[δH4.02(1H,m,H?3)/δc 76.8(d,C?3);δH3.80(1H,m,H?5)/δc 65.2(d,C?5))和1個羰基信號(δC179.7)的存在。與化合物1相比,化合物2僅是苷元部分的信號與化合物1不同,且化合物2比化合物1多18個質量數(shù),并少1個不飽和度,推測化合物2的苷元為α?吡喃酮開環(huán)的鏈狀結構。通過1H?1H COSY和HSQC譜分析,對化合物2的所有質子信號和碳信號進行了一一歸屬,并從1H?1H COSY和HMBC相關(圖1)進一步確定化合物2的苷元為α?吡喃酮開環(huán)的鏈狀結構。在HMBC譜中(圖1),β?D?吡喃葡萄糖端基質子信號δH4.42(1H,d,J=8.0 Hz,H?1′)與苷元中的C?3位碳信號(δc 76.8)之間的相關,表明β?D?吡喃葡萄糖連接在苷元的C?3位上。β?D?吡喃葡萄糖6位上的質子信號δH4.35(1H,br d,J=11.5 Hz,H?6′b)和δH4.23(1H,dd,J=11.5,6.5 Hz,H?6′a)與反式咖啡?;械腃?9″羰基碳信號(δc 169.1)的HMBC相關,表明反式咖啡?;B接在葡萄糖的C?6位上。
通過進一步比較1H和13C NMR譜數(shù)據(jù)(表1),發(fā)現(xiàn)化合物2與分離自光里白的hexanoside A[23]和華東膜蕨的methyl?(3R,5R)?5?hydroxy?(β?D?glucopyranosyloxy)?hexanoate[24]的結構相似。通過對比化合物2([α]D25=?48.3(c=0.01,MeOH))與 上 述 二 者([α]D24=?27.8(c=1.15,MeOH);[α]D19.1=?38.5(c=0.10,MeOH))的旋光值,表明化合物2的C?3位和C?5位的構型也為3R和5R。因此,確定化合物2的化學結構確定為(3R,5R)?3?(6′?O?trans?caffeoyl?β?D?glucopyranosyloxy)?5?hydroxy?hexanoic acid(圖2),命名為樟葉越桔苷L(dunalianoside L)。
本研究進一步從樟葉越桔葉中分離鑒定了2個新的6?O?咖啡酰葡萄糖苷,即樟葉越桔苷K(1)和樟葉越桔苷L(2),2個化合物僅苷元結構不同,化合物2的苷元為化合物1中α?吡喃酮開環(huán)的鏈狀結構。有文獻報道認為(3S,5S)?5?hexanolide在 甲 醇 中 容 易 形 成methyl?(3S,5S)?hydroxy?hexanoate[25],但在本研究中化合物2是以游離羧酸的形式存在,因此化合物1和2為樟葉越桔葉中的天然產(chǎn)物。從化合物1和2的化學結構上來看,二者與樟葉越桔葉芽和葉中分離得到的咖啡酰熊果苷類化合物[14?15]均屬6?O?咖啡酰葡萄糖苷衍生物,提示樟葉越桔葉芽和葉中含有豐富的葡萄糖:6?O?咖啡?;D移酶基因家族成員[26],開展該基因家族成員的基因克隆與功能分析等相關研究,將有助于闡明6?O?咖啡酰葡萄糖苷衍生物的生物合成機制。此外,有文獻報道發(fā)現(xiàn)類花楸酸苷和methyl?(3S,5S)?5?hydroxy?(β?D?glucopyranosyloxy)?hexanoate對黃蝴蝶幼蟲具有顯著的昆蟲拒食活性[22],而結構相似的化合物1和2是否也具有類似的生物活性,值得開展進一步的相關研究。