CN105884621A - 一种倍半萜类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种倍半萜类化合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种倍半萜类化合物及其制备方法和应用，所述倍半萜类化合物是从傣族药用植物豆科腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮中分离得到，化合物命名为2‑羟基‑6‑(羟甲基)‑4‑异丙基‑7‑甲氧基‑1‑萘甲酸甲酯，英文名为：methyl 2‑hydroxy‑6‑(hydroxymethyl)‑4‑isopropyl‑7‑methoxy‑1‑naphthoate，其分子式为C17H20O5，具有下述结构：所述倍半萜类化合物制备方法是以傣族药用植物豆科腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮为原料，经浸膏提取、有机溶剂萃取、MCI脱色、硅胶柱层析、高压液相色谱分离得到。所述倍半萜类化合物经细胞毒活性实验，对部分肿瘤细胞株具有较好的细胞毒活性。本发明化合物结构新颖，具有较好的生物活性，可作为抗癌药物的先导化合物。

Description

一种倍半萜类化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于民族特色药用植物有效成分提取、分离和结构鉴定技术领域，具体涉及一种倍半萜类化合物及其制备方法和应用。
背景技术
豆科决明属植物腊肠树（Cassia fistula），是泰国的国花，原产于南亚南部，分布在缅甸、斯里兰卡、印度以及中国大陆的南部、西南部等地，生长于海拔1,000米的地区。在中国傣族民间广泛用于皮肤感染、肥胖症、周期性发热以及肿瘤病等的治疗。而腊肠树在傣语中又叫“锅拢良”，在云南省西双版纳州主治止血，通便，退热。据报道，该植物的不同部位具有抗糖尿病、抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化的活性。本发明从腊肠树中分离得到一个倍半萜类化合物，且该化合物具有显著的细胞毒活性和抗病毒活性。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种倍半萜类化合物；第二目的在于提供所述倍半萜类化合物的制备方法；第三目的在于提供所述倍半萜类化合物在制备抗癌药物中的应用。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的倍半萜类化合物是从豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮中分离得到，其分子式为C17H20O5，具有下述结构：
该化合物为浅黄色胶状物，命名为2-羟基-6-(羟甲基)-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯，英文名为：methyl 2-hydroxy-6-(hydroxymethyl)-4-isopropyl-7- methoxy-1-naphthoate。
本发明的第二目的是这样实现的，所述倍半萜类化合物的制备方法，是以豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮为原料，经浸膏提取、有机溶剂萃取、MCI脱色、硅胶柱层析、高效液相色谱制分离步骤，具体为：
A、浸膏提取：将豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的树皮粉碎到20~40目，用有机溶剂超声提取2~5次，每次30~60分钟，合并提取液、过滤，减压浓缩提取液，静置，滤除沉淀物，浓缩成浸膏a；
B、有机溶剂萃取：在浸膏a中加入重量比1~2倍量的水，然后用与水等体积的有机溶剂萃取3~5次，合并有机溶剂萃取相，减压浓缩成浸膏b；
C、MCI脱色：在浸膏b加入重量比3~5倍量的甲醇水溶解，上MCI柱，用80%-90%甲醇水洗脱，合并有机相，减压浓缩成浸膏c;
D、硅胶柱层析：浸膏c上硅胶柱层析，装柱硅胶为160~200目，用量为浸膏c重量6~10倍量；以体积配比为1:0~0:1的氯仿和丙酮混合有机溶剂梯度洗脱，收集梯度洗脱液、浓缩，经TLC监测，合并相同的部分；
E、高效液相色谱分离：将以体积含量将8:2的氯仿-丙酮洗脱得到的洗脱液经高效液相色谱分离纯化，即得所述的倍半萜类化合物。
以上述方法制备得到的倍半萜类化合物的结构通过以下方法进行测定；化合物为浅黄色胶状物；紫外光谱 (溶剂为甲醇), λmax (logε) 210 (4.31)、232 (3.84)、336(3.62) nm；红外光谱 (溴化钾压片) νmax 3423、3060、2940、1712、1646、1614、1542、1457、1359、1250、1218、1146、976、818 cm-1；高分辨质谱 (HRESIMS) 给出准分子离子峰m/z327.1215 [M+Na]+ (计算值327.1208)。结合1H和13 C NMR谱给出一个分子式C17H20O4，不饱和度为8。红外光谱数据证实化合物中存在羟基 3423 cm-1)、羰基 (1712、1646 cm-1)和芳环 (1614、1542、1457 cm-1) 功能团，紫外光谱在336和232 nm处有强吸收也证实化合物中存在芳环结构。从1H和13CNMR谱 (数据归属见表1) 信号可以看出化合物中有一个1,2,4,6,7-五取代的萘环(C-1~C-10；H-3，H-6和H-8)、一个异丙基 (C-11~C-13；H-11，H6-12,13)、一个甲酸酯基(C-14、-OMe-14)、1个羟甲基(C-15，H2-15)、1个甲氧基(-OMe-7)，以及1个酚羟基(Ar-OH-2)；这些信号表明化合物为芳构化的倍半萜 (Journal of Natural Products.,2013, 76(6): 1058-1063)。化合物的母核得到确认后，剩余的甲基、异丙基、甲氧基和酚羟基为母核上的取代基。根据H-11和C-3、C-4、C-10，H-12,13和C-4，以及H-3和C-11的HMBC(图3)相关可证实异丙基取代在萘环的C-4位；根据羟甲基(H2-15)和C-5、C-6、C-10的HMBC相关，可证实该甲基取代在母核的C-6位；根据羟甲氧基氢 (dH 3.84 s)和C-7有HMBC相关，可证实甲氧基分别取代在母核的C-7位；根据酚羟基氢(dH 11.93)和C-1、C-2、C-3的HMBC相关，可证实酚羟基取代在母核的C-2位；根据H-8和C-1有HMBC相关，以及H-3和酯羰基(C-14)没有HMBC相关，可推测酯羰基取代在母核的C-1位。至此化合物的结构得以确定，该化合物命名为：2-羟基-6-(羟甲基)-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯。
本发明的第三目的是这样实现的，所述的倍半萜类化合物在制备抗癌药物中的应用。
本发明化合物是首次从腊肠树树皮中分离出来的，通过核磁共振和质谱测定方法确定为倍半萜类化合物，并表征了其具体结构。以本发明化合物为原料，对NB4、A549、SHSY5Y、PC3 和MCF7细胞株进行了细胞毒活性测试；结果表明化合物具有较好的细胞毒活性，其IC50值分别达0.58、0.74、1.5、0.85、0.63 μM。本发明化合物结构简单活性较好，可作为抗癌药物研发的先导性化合物。
附图说明
图1本发明倍半萜类化合物的核磁共振碳谱（13C NMR）；
图2为本发明倍半萜类化合物的核磁共振氢谱（1H NMR）；
图3本发明倍半萜类化合物的关键HMBC相关。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或改进，均落入本发明的保护范围。
本发明所述的倍半萜类化合物，是从豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮中分离得到，其分子式为C17H20O5，
命名为：2-羟基-6-(羟甲基)-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯，英文名为：methyl2-hydroxy-6-(hydroxymethyl)-4-isopropyl-7-methoxy-1-naphthoate。
本发明所述倍半萜类化合物的制备方法，是以豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮为原料，经浸膏提取、有机溶剂萃取、MCI脱色、硅胶柱层析、高效液相色谱分离步骤，具体为：
A、浸膏提取：将豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的树皮粉碎到20~40目，用有机溶剂超声提取2~5次，每次30~60分钟，合并提取液、过滤，减压浓缩提取液，静置，滤除沉淀物，浓缩成浸膏a；
B、有机溶剂萃取：在浸膏a中加入重量比1~2倍量的水，然后用与水等体积的有机溶剂萃取3~5次，合并有机溶剂萃取相，减压浓缩成浸膏b；
C、MCI脱色：在浸膏b加入重量比3~5倍量的甲醇水溶解，上MCI柱，用80%-90%甲醇水洗脱，合并有机相，减压浓缩成浸膏c;
D、硅胶柱层析：浸膏c上硅胶柱层析，装柱硅胶为160~200目，用量为浸膏c重量6~10倍量；以体积配比为1:0~0:1的氯仿和丙酮混合有机溶剂梯度洗脱，收集梯度洗脱液、浓缩，经TLC监测，合并相同的部分；
E、高效液相色谱分离：将以体积含量为将8:2的氯仿-丙酮洗脱得到的洗脱液经高效液相色谱分离纯化，即得所述的倍半萜类化合物。
所述A步骤的有机溶剂为70~100%的丙酮、90~100%的乙醇或90~100%的甲醇。
所述B步骤的有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯乙醚或石油醚。
所述D步骤中浸膏c在经硅胶柱层析前，用重量比1.5~3倍量的丙酮或者甲醇溶解，然后用浸膏重0.8~1.2倍的80~100目硅胶拌样。
所述D步骤的氯仿和丙酮混合有机溶剂的体积配比为20:1, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4和 1:1。
所述E步骤的高效液相色谱分离纯化是以30~60%的甲醇为流动相，流速10~14ml/min，以21.2×250 mm，5μm 的Zorbax PrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为336 nm，每次进样10~100μL，收集10~40min的色谱峰，多次累加后蒸干。
本发明倍半萜类化合物在制备抗癌药物中的应用。
本发明所述的决明属植物不受地区和品种限制，均可以实现本发明。
实施例1
取干燥豆科植物决明属腊肠树（Cassia fistula）的树皮4.4 kg，粗粉碎至30目，用70%的丙酮超声提取4次，每次60分钟，提取液合并；提取液过滤，减压浓缩至体积的1/4；静置，滤除沉淀物，浓缩成120g的浸膏a；在浸膏a中加入250g水，用与水等体积的氯仿萃取5次，合并萃取相，减压浓缩成80g浸膏b；浸膏b用MCI装柱，在浸膏b中加入240g的80%甲醇水溶解，然后上柱，用90%甲醇水2至6升洗脱，收集洗脱液，减压浓缩得到62g浸膏c；浸膏c在浸膏c中加入120g的丙酮溶解，然后加入100目硅胶62g拌样，拌样后，用200目硅胶400g装柱；用体积比分别为20:1, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4和 1:1的氯仿-丙酮混合有机溶剂梯度洗脱，收集梯度洗脱液、浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到6个部分A-F，其中，对收集到的样品C(8:2)部分12g，再以48%的甲醇为流动相，流速15 ml/min，21.2×250mm，5 μm 的ZorbaxPrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为336 nm，每次进样50 μL，收集38.2min的色谱峰，多次累加后蒸干，即得所述新化合物。
实施例2
取干燥豆科植物决明属腊肠树（Cassia fistula）的树皮10kg，粗粉碎至40目，用80%的甲醇冷浸提取4次，每次3分钟，提取液合并；提取液过滤，减压浓缩至体积的1/4；静置，滤除沉淀物，浓缩成300g浸膏a；在浸膏a中加入350g水，用与水等体积的乙酸乙酯萃取5次，合并萃取相，减压浓缩成210g浸膏b；浸膏b用MCI装柱，在浸膏b中加入600g的80%甲醇水溶解，然后上柱，用90%甲醇水5至15升洗脱，收集洗脱液，减压浓缩得到150g浸膏c；浸膏c中加入300g的丙酮溶解，然后加入100目硅胶150g拌样，用200目硅胶1Kg装柱，拌样后上柱；用体积比分别为20:1, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4和 1:1的氯仿-丙酮混合有机溶剂梯度洗脱，收集梯度洗脱液、浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到6个部分A-F，其中，对收集到的样品C(8:2) 部分32g，再以48%的甲醇为流动相，流速15 ml/min，21.2×250mm，5μm 的ZorbaxPrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为336 nm，每次进样80 μL，收集38.2min的色谱峰，多次累加后蒸干，即得所述新化合物。
实施例3
取实施例1制备的化合物，为黄色胶状物；
测定方法为：用核磁共振，结合其它波谱技术鉴定结构。
化合物的紫外光谱 (溶剂为甲醇), λmax (logε) 210 (4.31)、232 (3.84)、336(3.62) nm；红外光谱 (溴化钾压片) νmax 3423、3060、2940、1712、1646、1614、1542、1457、1359、1250、1218、1146、976、818 cm-1；高分辨质谱 (HRESIMS) 给出准分子离子峰m/z327.1215 [M+Na]+ (计算值327.1208)。结合1H和13 C NMR谱给出一个分子式C17H20O4，不饱和度为8。红外光谱数据证实化合物中存在羟基 3423 cm-1)、羰基 (1712、1646 cm-1)和芳环 (1614、1542、1457 cm-1) 功能团，紫外光谱在336和232 nm处有强吸收也证实化合物中存在芳环结构。从1H和13CNMR谱 (数据归属见表1) 信号可以看出化合物中有一个1,2,4,6,7-五取代的萘环(C-1~C-10；H-3，H-6和H-8)、一个异丙基 (C-11~C-13；H-11，H6-12,13)、一个甲酸酯基(C-14、-OMe-14)、1个羟甲基(C-15，H2-15)、1个甲氧基(-OMe-7)，以及1个酚羟基(Ar-OH-2)；这些信号表明化合物为芳构化的倍半萜 (Journal of Natural Products.,2013, 76(6): 1058-1063)。化合物的母核得到确认后，剩余的甲基、异丙基、甲氧基和酚羟基为母核上的取代基。根据H-11和C-3、C-4、C-10，H-12,13和C-4，以及H-3和C-11的HMBC(图3)相关可证实异丙基取代在萘环的C-4位；根据羟甲基(H2-15)和C-5、C-6、C-10的HMBC相关，可证实该甲基取代在母核的C-6位；根据羟甲氧基氢 (dH 3.84 s)和C-7有HMBC相关，可证实甲氧基分别取代在母核的C-7位；根据酚羟基氢(dH 11.93)和C-1、C-2、C-3的HMBC相关，可证实酚羟基取代在母核的C-2位；根据H-8和C-1有HMBC相关，以及H-3和酯羰基(C-14)没有HMBC相关，可推测酯羰基取代在母核的C-1位。至此本化合物的结构得以确定，该化合物命名为：2-羟基-6-(羟甲基)-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯。
实施例4
取实施例2制备的化合物，为黄色胶状物。测定与实施3相同，确认实施2制备的化合物为所述倍半萜类化合物——2-羟基-6-(羟甲基)-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯。
实施例5
取实施例1和2所制备的任一倍半萜类化合物进行细胞毒活性检测试验，试验情况如下：
细胞株: 白血病细胞(NB4)、肺癌细胞(A549)、人神经母细胞瘤细胞(SHSY5Y)、前列腺癌细胞(PC3)、乳腺癌细胞(MCF7) 均由中国科学院上海药物研究所提供。
实验设计: 以上细胞与不同浓度化合物温育72小时, 每株细胞的实验均重复一次, 用两次实验的结果进行数据处理, 采用改良MTT 法及SRB 法评价化合物对细胞增殖的抑制程度, 计算抑制率, 根据抑制率采用Logit方法计算IC50, 比较化合物的体外抗肿瘤活性。
细胞的增殖抑制率 = (空白对照OD值-加药孔的OD值) /空白对照OD值×100%。
(a) 改良MTT 法
取处于对数生长期的悬浮细胞, 将细胞浓度调整为4×104/ml, 加入96 孔培养板,90 µL/孔。阳性对照为顺铂, 用生理盐水溶解。每孔分别加入10μl 不同浓度的样品(1号试液-5号试液)。加样组及对照组均设4 个复孔, 加样组、阳性对照组的高浓度组还设培养基的加药平行孔, 每块板均设有4 个空白对照孔 (仅加培养基)。样品的终浓度分别为10-2、10-1、1、10 及102 µg/mL, 相应DMSO的终浓度分别为0.1%、0.01%、0.001%、0.0001%、0.00001%。样品在终浓度102µg/mL时, 用0.1% DMSO作为溶剂对照, 其余浓度均用生理盐水作阴性对照。阳性对照药顺铂的终浓度为10-1、1、10 µg/mL。细胞在37℃, 5% CO2 培养箱中分别孵育48h 后, 加入MTT (5 mg/ml, Sigma), 10 µL/孔。继续培养4 h后, 加入三联液 [10% SDS – 5%异丁醇 – 0.012mol/L HCL (w/v/v)], 100 µL/孔, 放置过夜后用酶标仪在570 nm、630 nm双波长下测定各孔的OD 值。
(b) SRB 法
取处于对数生长期的贴壁细胞株, 用25%胰酶常规消化后, 再用15%小牛血清完全RPMI-1640培养基将细胞浓度调整为5×104/mL, 加入96 孔培养板, 90 μL/孔。细胞在37℃, 5% CO2培养箱中分别孵育24h 后加入阳性对照、阴性对照以及受试样品(各受试浓度同上MTT 法，10 μL/孔)，样品的终浓度分别为10-2、10-1、1、10、102μg/mL, 相应DMSO 的终浓度分别为0.1%、0.01%、0.001%、0.0001%、0.00001%。样品在终浓度102μg/mL时用0.1%DMSO作为溶剂对照, 其余浓度均用生理盐水作阴性对照。阳性对照药顺铂的终浓度为10-1、1、10μg/mL, 阴性对照为等体积的生理盐水。加样组及对照组均设4复孔, 加样组、阳性对照组的高浓度组还设培养基的加药平行孔, 每块板均设有4个空白对照孔 (仅加培养基)。将96孔培养板置于37℃, 5% CO2 培养箱中孵育 (细胞与样品作用) 48h 后, 加入4℃、50%的TCA (三氯乙酸) 50 μL/孔。加完TCA后, 将96 孔培养板置于4℃孵育1小时, 取出培养板,轻轻倾去板内液体。用自来水轻轻冲洗5遍 (将自来水由烧杯中轻轻倒入板中, 轻晃后再将水倒去), 置于空气中风干至不见水痕。然后加入配制好的0.4% SRB (用1%乙酸稀释),50 μL/孔, 于室温下静置染色30分钟后倾去SRB 溶液, 用1%乙酸冲洗4遍, 以除去未与蛋白质结合的染料。置于空气中风干至无水痕后, 加入10 mM 未缓冲Tris (缓血氨酸) 溶液150 μL/孔 (PH10, 用三蒸水配制), 将染料溶解后, 于振荡器上振荡5分钟, 用酶标仪在570nm 波长下读取各孔OD 值。
(c) 实验结果
实验结果表明：经对白血病急性早幼粒NB4细胞、肺腺癌A549细胞、人骨髓神经母细胞瘤SHSY5Y细胞、人前列腺癌PC3细胞、人乳腺癌MCF7细胞的细胞毒活性实验，腊肠树碱A对NB4, A549和PC3细胞株具有较好的细胞毒活性，IC50值分别达8.2、5.6、和6.8 μM。
表2 化合物腊肠树碱A的细胞毒活性
Compounds NB4 A549 SHSY5Y PC3 MCF7
腊肠树碱A 0.58 0.74 1.5 0.85 0.63
Taxol 0.01 0.02 0.05 0.05 0.03

Claims (8)

1.一种倍半萜类化合物，其特征在于所述倍半萜类化合物是从豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮中分离得到，命名为2-羟基-6-(羟甲基)-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯，英文名为methyl 2-hydroxy-6- (hydroxymethyl)-4-isopropyl-7-methoxy-1-naphthoate，其分子式为C17H20O5，具有下述结构：
。
2.一种权利要求1所述倍半萜类化合物的制备方法，其特征在于以豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的干燥树皮为原料，经浸膏提取、有机溶剂萃取、MCI脱色、硅胶柱层析、高效液相色谱分离步骤，具体为：
A、浸膏提取：将豆科植物腊肠树（Cassia fistula）的树皮粉碎到20~40目，用有机溶剂超声提取2~5次，每次30~60分钟，合并提取液、过滤，减压浓缩提取液，静置，滤除沉淀物，浓缩成浸膏a；
B、有机溶剂萃取：在浸膏a中加入重量比1~2倍量的水，然后用与水等体积的有机溶剂萃取3~5次，合并有机溶剂萃取相，减压浓缩成浸膏b；
C、MCI脱色：在浸膏b加入重量比3~5倍量的甲醇水溶解，上MCI柱，用80%-90%甲醇水洗脱，合并有机相，减压浓缩成浸膏c;
D、硅胶柱层析：浸膏c上硅胶柱层析，装柱硅胶为160~200目，用量为浸膏c重量6~10倍量；以体积配比为1:0~0:1的氯仿和丙酮混合有机溶剂梯度洗脱，收集梯度洗脱液、浓缩，经TLC监测，合并相同的部分；
E、高效液相色谱分离：将8:2的氯仿-丙酮洗脱得到的洗脱液，经高效液相色谱分离纯化，即得所述的倍半萜类化合物。
3.根据权利要求2所述的倍半萜类化合物的制备方法，其特征在于所述A步骤的有机溶剂为70~100%的丙酮、90~100%的乙醇或90~100%的甲醇。
4.根据权利要求2所述的倍半萜类化合物的制备方法，其特征在于所述B步骤的有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯乙醚或石油醚。
5.根据权利要求2所述的倍半萜类化合物的制备方法，其特征在于所述D步骤中浸膏c在经硅胶柱层析前，用重量比1.5~3倍量的丙酮或者甲醇溶解，然后用浸膏重0.8~1.2倍的80~100目硅胶拌样。
6.根据权利要求2所述的倍半萜类化合物的制备方法，其特征在于所述D步骤的氯仿和丙酮混合有机溶剂的体积配比为20:1, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 和 1:1。
7.根据权利要求2所述的倍半萜类类化合物的制备方法，其特征在于所述E步骤的高效液相色谱分离纯化是以30~60%的甲醇为流动相，流速10~14 ml/min，以21.2× 250 mm，5 μm 的Zorbax PrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为336 nm，每次进样10~100 μL，收集10~40 min的色谱峰，多次累加后蒸干。
8.一种权利要求1所述的倍半萜类化合物在制备抗癌药物中的应用。
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