CN107129428B - 一种蒽醌类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒽醌类化合物及其制备方法和应用。该蒽醌类化合物从芦荟中分离得到，其分子式为C₁₈H₁₆O₅，具有下述结构式：

化合物命名为：3‑羟基‑6‑羟乙基‑5‑甲氧基‑2‑甲基‑蒽醌，英文名为：3‑hydroxy‑6‑hydroxyethyl‑5‑methoxy‑2‑methyl‑anthraquinone。以芦荟为原料，经浸膏提取、硅胶柱层析、高压液相色谱分离得到。实验结果显示该化合物具有良好的抗氧化活性和清除自由基活性，作为卷烟调香精油抗氧化剂使用，能有效抑制其氧化变质，显著延长其保质期，且不影响卷烟抽吸品质。

Description

一种蒽醌类化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于植物化学技术领域，具体是涉及一种首次从植物芦荟中提取得到的蒽醌类化合物，该化合物具有良好的抗氧化活性。同时，本发明还涉及该化合物的制备方法，以及该化合物在抑制卷烟调香精油氧化变质方面的应用。

背景技术

芦荟(学名：Aloe vera)，芦荟属，为百合科多年生常绿草本植物。芦荟原产于地中海、非洲，因其易于栽种，为花叶兼备的观赏植物，颇受大众喜爱。据考证野生芦荟品种300多种，而可食用的品种有六种，有药用价值的芦荟品种主要有：洋芦荟，库拉索芦荟，好望角芦荟，元江芦荟等。芦荟是集食用、药用、美容、观赏于一身的植物新星。其泌出物(主要有效成分是芦荟素等蒽醌类物质)已广泛应用到医药和日化中。芦荟在中国民间就被作为美容、护发和治疗皮肤疾病的天然药物。芦荟中含有蒽醌、多糖、脂肪酸及蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等160多种成份，营养价值非常突出。联合国粮农组织将芦荟誉为“21世纪人类最佳保健食品之一”，国际食品法典将其列为蔬菜。尤其是20世纪60年代以来，随着芦荟食品研究开发的不断深入，芦荟便广泛应用于各种食品和保健食品中，深受广大消费者青睐，主要食用国有美国、日本、韩国和欧洲各国。

精油是从植物的花、叶、茎、根或果实中，通过水蒸气蒸馏法、挤压法、冷浸法或溶剂提取法提炼萃取的挥发性芳香物质，含有丰富的香气成分，是卷烟调香必不可少的添加剂。但是，卷烟调香精油中许多香气化合物含有容易氧化的不饱和双键，存放过程中会因氧化而使香气品质变差。合理的添加抗氧化剂能延缓卷烟调香精油氧化和延长贮存期，随着食品安全性与保健功能日益成为人们关注的焦点，食品原料乃至食品添加剂的选择趋向天然、健康、具有生物活性的材料，天然植物成为了抗氧化剂的重要来源。

本发明从芦荟中分离得到一种具有良好抗氧化活性的蒽醌类化合物，该化合物及其在抑制精油变质方面的应用尚未见到相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的蒽醌类化合物。

本发明的另一个目的是提供一种制备所述蒽醌类化合物的方法。

本发明的目的还在于提供所述的蒽醌类化合物在抑制卷烟调香精油氧化变质中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。

一种蒽醌类化合物，是从芦荟中提取分离得到，其分子式为C₁₈H₁₆O₅，具有下述结构式：

该化合物为红色胶状物，命名为：3-羟基-6-羟乙基-5-甲氧基-2-甲基-蒽醌，英文名为：3-hydroxy-6-hydroxyethyl-5-methoxy-2-methyl-anthraquinone。

一种制备所述蒽醌类化合物的方法，以芦荟为原料，经浸膏提取、硅胶柱层析、高效液相色谱分离得到，具体包括以下步骤：

(1)浸膏提取：将芦荟粉碎到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；所述的有机溶剂为70％～100％的丙酮、90％～100％的乙醇或90％～100％的甲醇；

(2)硅胶柱层析：浸膏上硅胶柱层析，装柱硅胶为160～200目，用量为浸膏重量6～10倍量；以氯仿-丙酮溶液进行梯度洗脱，收集梯度洗脱液、浓缩，经TLC监测，合并相同的部分；

(3)高效液相色谱分离：将柱层析洗脱液7:3的部分浓缩到干，用乙醇溶解后经高效液相色谱分离纯化，收集35～45min的色谱峰，多次累加后蒸干，即得所述的蒽醌类化合物。

步骤(2)中，浸膏在上硅胶柱层析前，先用重量比1.5～3倍量的丙酮或甲醇溶解，然后用浸膏重量0.8～1.2倍的80～100目硅胶拌样。

步骤(2)中，所述的梯度洗脱，氯仿-丙酮溶液的体积配比分别为1:0、9:1、8:2、7:3、1:1和0:1。

步骤(3)中，所述的高效液相色谱分离纯化是以40％～50％的甲醇为流动相，流速15～25ml/min，以21.2×250mm，5μm的Zorbax PrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为407nm，每次进样150～300μL，收集35～45min的色谱峰，多次累加后蒸干。

本发明所述的蒽醌类化合物的结构通过以下方法进行测定。该蒽醌类化合物为红色胶状物；HRESI-MS显示其准分子离子峰为335.0887[M+Na]⁺(计算值335.0895),结合¹HNMR和DEPT谱确定其分子式为C₁₈H₁₆O₅，不饱和度为11。红外光谱中显示了羟基(3407cm^-1)、羰基(1662cm^-1)和芳环(1617、1554和1448cm^-1)的共振吸收峰。而紫外光谱在210、248、276和407nm有最大吸收也说明了化合物中可能存在芳环结构。化合物的¹H和¹³CNMR谱(表-1)显示其含有17个碳和14个氢，包括两个苯环(C1～C8、C-1a、C-4a、C-9a和C-10a；H-1、H-4、H-7和H-8)，两个羰基(C-9and C-10)，一个羟乙基(C-12和C-13；H₂-12和H₂-13)，一个甲基(C-11；H₃-11)，一个甲氧基(δ_C 61.3q；δ_H 3.82s),以及一个酚羟基(δ_H 10.71)。根据两个苯环、两个羰基的特征信号，结合其HMBC相关谱中存在H-1(δ_H 7.81)与C-1a(δ_C 127.2)、C-4a(δ_C131.0)和C-9(δ_C 180.2)，H-4(δ_H 7.33)与C-1a(δ_C 127.2)、C-4a(δ_C 131.0)和C-10(δ_C181.1)，以及H-8(δ_H 8.00)与C-9(δ_C 180.2)、C-9a(δ_C 133.5)和C-10a(δ_C 122.8)的HMBC相关，可充分证实该化合物为蒽醌类化合物。其它的剩余的NMR信号：羟乙基、甲基、甲氧基和酚羟基可确定为蒽醌母核上的取代基。根据甲基氢H₃-11(δ_H 2.40)与C-1(δ_C 128.3)、C-2(δ_C 137.6)和C-3(δ_C 157.6)的HMBC相关可确定甲基取代在蒽醌母核的C-2位。根据羟乙基氢H₂-12(δ_H 2.63)与C-5(δ_C 158.6)、C-6(δ_C 141.4)和C-7(δ_C 132.4)，以及H2-13(δ_H 3.58)与C-6(δ_C 141.4)的HMBC相关，可确定羟乙基取代在蒽醌母核的C-6位。根据甲氧基氢(δ_H3.82s)与C-5(δ_C 158.6)的HMBC相关可确定甲氧基取代在C-5。此外，根据酚羟基氢(δ_H10.82s)与C-2(δ_C 137.6)、C-3(δ_C 157.6)和C-4(δ_C 116.1)的HMBC相关可确定酚羟基取代在C-3位。至此，化合物的结构得到确定，化合物命名为：3-羟基-6-羟乙基-5-甲氧基-2-甲基-蒽醌。

表-1.本发明化合物的¹H NMR和¹³C NMR数据(C₅D₅N)

化合物的红外、紫外和质谱数据：UV(甲醇)，λ_max(logε)210(4.07)、248(3.70)、276(3.57)、407(3.09)nm；IR(溴化钾压片)：ν_max 3407、3074、2945、1662、1617、1554、1448、1360、1335、1244、1168、1076和985cm^-1；¹H和¹³C NMR数据(500和125MHz,(C₅D₅N)，见表-1；正离子模式ESIMS m/z 335[M+Na]⁺；正离子模式HRESIMS m/z 335.0887[M+Na]⁺(计算值335.0895，C₁₈H₁₆NaO₅)。

对所述的蒽醌类化合物进行抗氧化活性测试，抗氧化活性以清除DPPH自由基能力的大小表示；以50μg/mL为初筛浓度，测定其清除脂性自由基DPPH的活性。取一块costar 96孔板，加入新鲜配制的DPPH乙醇溶液(6.5×10⁵mol/L)190μL/孔，加入待测样品l0μL/孔，空白孔加l0μL生理盐水，充分混匀，用封板膜封板后室温下避光静置30分钟，于UV2401分光光度计上测定仪上测定各孔吸光度值，测定波长为517nm；样品对脂性自由基DPPH清除率按下式计算:

DPPH清除率(％)＝(A_空白-A_样品)/A_空白×100％

A_空白：空白对照组吸光度值；A_样品：加样品组吸光度值。

样品平行5次检测，计算半数清除浓度IC50测定结果为3.97μg/L，表明化合物具有良好的抗氧化活性和清除自由基活性。

将所述的蒽醌类化合物添加到卷烟调香精油中，添加量为0.01％，0.02％和0.05％，观察其质变情况。结果表明：对照精油的保质期仅为16个月，添加0.01％，0.02％和0.05％的本发明化合物后，其保质期可分别延长到20个月、25个月和30个月，说明所述的蒽醌类化合物具有很好的延缓卷烟调香精油中香气成分的氧化，具有延长其保质期的功效。因此，所述的蒽醌类化合物能够用于抑制卷烟调香精油氧化变质。

所述的蒽醌类化合物在制备精油抗氧化剂中的应用。

本发明从天然植物芦荟中提取的蒽醌类化合物，具有良好的抗氧化活性和和清除自由基活性，能显著延长卷烟调香精油的保质期。来源于传统药食同源植物芦荟，毒理学检测结果表明该化合物安全无毒。提取工艺简单、容易实现。该化合物添加于卷烟调香精油中，能有效抑制卷烟调香精油的氧化变质，显著延长其保质期。卷烟感官评吸结果表明该化合物不影响卷烟抽吸品质，是理想的卷烟调香精油抗氧化剂。

附图说明

图1本发明蒽醌类化合物的核磁共振碳谱(¹³C NMR)；

图2为本发明蒽醌类化合物的核磁共振氢谱(¹H NMR)；

图3本发明蒽醌类化合物的关键HMBC相关图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定，所有基于本发明教导所作出的变化或等同替换，均应属于本发明的保护范围。

以下所描述的芦荟均为可食用芦荟，且不受产地和品种限制，均可以实现本发明。

实施例1

芦荟样品采于云南元江，取干燥的芦荟3.5kg，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110g的浸膏；在浸膏中加入250g的丙酮溶解，然后加入100目硅胶120g拌样，拌样后，用200目硅胶600g装柱；用体积比分别为1:0、9:1、8:2、7:3、1:1和0:1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D(7:3)部分18g，再以48％的甲醇为流动相，流速20ml/min，21.2×250mm，5μm的Zorbax PrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为407nm，每次进样200μL，收集35.8min的色谱峰，多次累加后蒸干，即得所述蒽醌类化合物。

实施例2

芦荟样品采于云南河口，取干燥的芦荟4.2kg，粗粉碎至35目，用70％的丙酮超声提取4次，每次50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136g的浸膏；在浸膏中加入280g的丙酮溶解，然后加入100目硅胶140g拌样，拌样后，用200目硅胶900g装柱；用体积比分别为1:0、9:1、8:2、7:3、1:1和0:1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D(7:3)部分22g，再以48％的甲醇为流动相，流速20ml/min，21.2×250mm，5μm的Zorbax PrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为407nm，每次进样200μL，收集35.8min的色谱峰，多次累加后蒸干，即得所述蒽醌类化合物。

实施例3

对实施例1制备得到的蒽醌类化合物的结构通过以下方法进行测定；化合物为红色胶状物；HRESI‐MS显示其准分子离子峰为335.0887[M+Na]⁺(计算值335.0895),结合¹HNMR和DEPT谱确定其分子式为C₁₈H₁₆O₅，不饱和度为11。红外光谱中显示了羟基(3407cm^‐1)、羰基(1662cm^‐1)和芳环(1617、1554和1448cm^‐1)的共振吸收峰。而紫外光谱在210、248、276和407nm有最大吸收也说明了化合物中可能存在芳环结构。化合物的¹H和¹³C NMR谱(表‐1)显示其含有17个碳和14个氢，包括两个苯环(C1～C8、C‐1a、C‐4a、C‐9a和C‐10a；H‐1、H‐4、H‐7和H‐8)，两个羰基(C‐9and C‐10)，一个羟乙基(C‐12和C‐13；H₂‐12和H₂‐13)，一个甲基(C‐11；H₃‐11)，一个甲氧基(δ_C61.3q；δ_H 3.82s),以及一个酚羟基(δ_H 10.71)。根据两个苯环、两个羰基的特征信号，结合其HMBC相关谱中存在H‐1(δ_H 7.81)与C‐1a(δ_C 127.2)、C‐4a(δ_C131.0)和C‐9(δ_C 180.2)，H‐4(δ_H 7.33)与C‐1a(δ_C 127.2)、C‐4a(δ_C 131.0)和C‐10(δ_C181.1)，以及H‐8(δ_H 8.00)与C‐9(δ_C 180.2)、C‐9a(δ_C 133.5)和C‐10a(δ_C 122.8)的HMBC相关，可充分证实该化合物为蒽醌类化合物。其它的剩余的NMR信号：羟乙基、甲基、甲氧基和酚羟基可确定为蒽醌母核上的取代基。根据甲基氢H₃‐11(δ_H 2.40)与C‐1(δ_C 128.3)、C‐2(δ_C 137.6)和C‐3(δ_C157.6)的HMBC相关可确定甲基取代在蒽醌母核的C‐2位。根据羟乙基氢H₂‐12(δ_H 2.63)与C‐5(δ_C 158.6)、C‐6(δ_C 141.4)和C‐7(δ_C 132.4)，以及H2‐13(δ_H 3.58)与C‐6(δ_C 141.4)的HMBC相关，可确定羟乙基取代在蒽醌母核的C‐6位。根据甲氧基氢(δ_H3.82s)与C‐5(δ_C 158.6)的HMBC相关可确定甲氧基取代在C‐5。此外，根据酚羟基氢(δ_H10.82s)与C‐2(δ_C 137.6)、C‐3(δ_C157.6)和C‐4(δ_C 116.1)的HMBC相关可确定酚羟基取代在C‐3位。至此，化合物的结构得到确定，其分子式为C₁₈H₁₆O₅，具有下述结构式：

化合物命名为：3‐羟基‐6‐羟乙基‐5‐甲氧基‐2‐甲基‐蒽醌，英文名为：3-hydroxy-6-hydroxyethyl-5-methoxy-2-methyl-anthraquinone。

实施例4

重复实施例3，有以下不同点：取实施例2制备的化合物进行测定，为红色胶状物，确认实施例2制备的化合物为相同的蒽醌类化合物——3‐羟基‐6‐羟乙基‐5‐甲氧基‐2‐甲基‐蒽醌。

实施例5

对实施例1化合物进行了抗氧化活性测试，抗氧化活性以清除DPPH自由基能力的大小表示；以50μg/mL为初筛浓度，测定其清除脂性自由基DPPH的活性。取一块costar 96孔板，加入新鲜配制的DPPH乙醇溶液(6.5×10⁵mol/L)190μL/孔，加入待测样品l0μL/孔，空白孔加l0μL生理盐水，充分混匀，用封板膜封板后室温下避光静置30分钟，于UV2401分光光度计上测定仪上测定各孔吸光度值，测定波长为517nm；样品对脂性自由基DPPH清除率按下式计算:

DPPH清除率(％)＝(A_空白-A_样品)/A_空白×100％

A_空白：空白对照组吸光度值；A_样品：加样品组吸光度值。

样品平行5次检测，计算半数清除浓度IC50测定结果为3.97μg/L，表明化合物具有良好的抗氧化活性和清除自由基活性。

实施例6

化合物延长精油保质期效果测试：

取实施例1或2所得任一蒽醌类化合物添加到卷烟调香用精油中，添加量为0.01％，0.02％和0.05％，观察其质变情况。结果表明：对照精油的保质期仅为16个月，添加0.01％，0.02％和0.05％的本发明化合物后，其保质期可分别延长到20个月、25个月和30个月，说明本发明化合物具有很好的延缓精油中香气成分的氧化，具有延长其保质期的功效。

Claims (4)

1.一种蒽醌类化合物，具有下述结构：

其分子式为C₁₈H₁₆O₅，命名为：3-羟基-6-羟乙基-5-甲氧基-2-甲基-蒽醌，英文名为：3-hydroxy-6-hydroxyethyl-5-methoxy-2-methyl-anthraquinone。

2.一种制备权利要求1所述蒽醌类化合物的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)浸膏提取：将芦荟粉碎到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；所述的有机溶剂为70％～100％的丙酮、90％～100％的乙醇或90％～100％的甲醇；

(2)硅胶柱层析：步骤(1)所得浸膏用重量比1.5～3倍量的丙酮或甲醇溶解，然后用浸膏重量0.8～1.2倍的80～100目硅胶拌样；装柱硅胶为160～200目，用量为浸膏重量的6～10倍；以体积比1:0、9:1、8:2、7:3、1:1和0:1的氯仿-丙酮溶液进行梯度洗脱，收集梯度洗脱液、浓缩，经TLC监测，合并相同的部分；

(3)高效液相色谱分离：将柱层析梯度洗脱液7:3的部分浓缩到干，用乙醇溶解后进行高效液相色谱分离纯化，以40％～50％的甲醇为流动相，流速15～25ml/min，以21.2×250mm，5μm的Zorbax PrepHT GF反相制备柱为固定相，紫外检测器检测波长为407nm，每次进样150～300μL，收集35.8min的色谱峰，多次累加后蒸干，即得所述的蒽醌类化合物。

3.权利要求1所述的蒽醌类化合物在抑制卷烟调香精油氧化变质中的应用。

4.权利要求1所述的蒽醌类化合物在制备精油抗氧化剂中的应用。

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