CN108774114A - 一种灯芯草中的菲类化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种灯芯草中的菲类化合物及其制备方法与应用，属于植物化学技术领域。本发明化合物结构式如式（I）所示：，式（I）。本发明菲类化合物是首次从灯芯草的全草中被分离出来的，通过核磁共振和质谱测定方法确定了为菲类化合物，并表征了其具体结构。本发明化合物表现出一定的抗真菌活性，如抗玉米小斑病菌、抗茄子绵疫病菌，其最低抑制浓度均为50 ug/mL，同时也表现出一定的抗细菌活性，如对乙型副伤寒杆菌和耐药金黄色葡萄球菌，其最低抑制浓度均为100ug/mL，具有良好的应用前景。

Description

一种灯芯草中的菲类化合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于植物化学技术领域，具体涉及一种灯芯草中的菲类化合物及其制备方法与应用。
背景技术
灯心草，中药名，是多年生草本水生植物，地下茎短，匍匐性，秆丛生直立，圆筒形，实心，茎基部具棕色，退化呈鳞片状鞘叶，穗状花序，顶生，在茎上呈假侧生状，基部苞片延伸呈茎状，花下具2枚小苞片，花被裂片6枚，雄蕊3枚，雌蕊柱头3分歧。褐黄色蒴果，卵形或椭圆形，种子黄色呈倒卵形。灯心草也是药用植物，其茎髓或全草入药具有清热、利水渗湿之功效，可用于淋病，水肿，心烦不寐，喉痹，创伤等症。
菲类化合物是一种含三个苯环的稠环芳烃类化合物，其三个环的中心不在一条直线上，是蒽类化合物的同分异构体。近年来由于菲类化合物由于具有良好的应用前景而备受关注。如菲类化合物具有潜在的药物活性，在抗癌领域具有一定的效果；又如菲类化合物在高温高压下加氢可得到氢菲，可以作为高级喷气式飞机的燃料；此外，菲类化合物还在染料、高分子材料等领域有良好的应用。
但是，目前大部分的菲类化合物都是经化学合成的得到的，工艺十分复杂，提纯难度高，且常常使用对人体有害的原料、溶剂来合成，难以作为生物、医药领域的原料药。本发明首次从灯芯草中分离得到了结构新颖的菲类化合物，发现其对细菌和真菌均有一定的活性表现。目前，该化合物及其应用未见相关报道。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种结构新颖的菲类化合物；第二目的在于提供所述菲类化合物的制备方法；第三目的在于提供所述菲类化合物在对抗真菌和细菌活性方面的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一目的是这样实现的，所述灯芯草中的菲类化合物从灯芯草中分离得到，其分子式为C18H16O2，其结构式如式(Ⅰ)所示：
英文名为1,6-Dimethyl-4,5-dihydropyrene-2,7-diol；
中文名为1,6-二甲基-4-5-二氢芘-2，7-二醇。
本发明第二目的是这样实现的，所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，浸膏提取：将干燥的灯芯草全草粉碎到30～50目，以体积百分比浓度为70～95％乙醇水溶液为提取溶剂，室温提取多次，每次6～10h，合并提取液，过滤，取滤液减压浓缩，得浸膏；
步骤(2)，硅胶柱层析：将步骤(1)得到的浸膏上硅胶柱层析，以石油醚和丙酮混合有机溶剂进行梯度洗脱，体积比依次为10：1、10：3、10：5、10：6、10：7、10：9和10：10，每个梯度洗脱到TLC点板无点后，更换下一梯度洗脱；收集各梯度的梯度洗脱液并浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到A1-A7七个部分；
步骤(3)，凝胶色谱分离：以体积比为1:1氯仿和甲醇混合有机溶剂作为洗脱剂，采用凝胶色谱对步骤(2)中A4部分进行洗脱，得到B1-B4四个部分；对得到的B2部分再采用高压液相色谱分离纯化，即得式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
进一步，优选的是，步骤(1)中，每次提取时乙醇水溶液的体积与干燥的灯芯草全草质量比为50L：25Kg。
进一步，优选的是，步骤(1)中，提取次数为2～4次。
进一步，优选的是，步骤(2)中，装柱硅胶为200～300目。
进一步，优选的是，步骤(2)中，装柱所用硅胶重量为浸膏重量3～5倍。
进一步，优选的是，步骤(2)得到的浸膏在经硅胶柱层析前，用浸膏重量1.5～4倍量的体积百分比浓度为95％的甲醇水溶液溶解，然后用浸膏质量2～4倍的100目硅胶拌样，之后上样。
进一步，优选的是，步骤(3)中，凝胶色谱使用的是Sephadex LH-20凝胶柱。
进一步，优选的是，步骤(3)中，高压液相色谱分离纯化是采用21.2mm×150mm，5μm的C18色谱柱，以甲醇-水为流动相，甲醇与水的体积比为65:35，流速为10mL/min，紫外检测器检测波长为254nm，每次进样20μL，收集10min样品的色谱峰，多次累加后蒸干，得到式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
上述方法制备得到的灯芯草中的菲类化合物结构通过以下方法进行测定：
1,6-二甲基-4-5-二氢芘-2，7-二醇(Ⅰ)：
黄色粉末；
UV(MeOH)λmax(logε)：195(4.44),215(4.56),268(4.79)；
如图6所示，IR(KBr)νmax：3299(OH),2942,1616,1396,1279,1081cm-1；
氢谱(Acetone-d6,500MHz)和碳谱(Acetone-d6,125MHz)见表1、图1和图2。
HMBC和COSY图如图3；1H,1H COSY图如图4；HMBC图如图5。
negative UPLC-IT-TOF[M-H]-m/z 263.1078(calcd for C18H15O2 -,263.1078)。
表1
本发明第三目的是这样实现的，式(Ⅰ)所示灯芯草中的菲类化合物作为制备抗菌剂的应用。具体抗真菌和抗细菌结果如表2和表3所示。
表2化合物的抗细菌活性(MIC,μg/mL)
Strain 本发明化合物 ketoconazole
水稻纹枯病菌Rhizoctorzia solani 100 6.25
马铃薯黄萎病菌Verticillium dahliae Kleb >100 12.5
玉米小斑病菌Helminthosporium maydis 50 0.78125
烟草赤星菌Alternaria alternata 100 25
油菜菌核菌Sclerotinia sclerotiorun >100 1.5625
小麦赤霉病菌Gibberella saubinetii >100 1.5625
玉米圆斑菌Bipolaris carbonum Wilson >100 25
茄子绵疫病菌Phytophthora parasitica 50 3.125
草莓黑斑病菌Alternaria fragriae >100 0.78125
表3化合物的抗真菌活性(MIC,μg/mL)
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明菲类化合物是首次从灯芯草的全草中被分离出来的，通过核磁共振和质谱测定方法确定了为菲类化合物，并表征了其具体结构。本发明化合物表现出一定的抗真菌活性，如抗玉米小斑病菌、抗茄子绵疫病菌，其最低抑制浓度均为50ug/mL，同时也表现出一定的抗细菌活性，如对乙型副伤寒杆菌和耐药金黄色葡萄球菌，其最低抑制浓度均为100ug/mL，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明化合物(Ⅰ)的核磁共振碳谱(13C NMR)图；
图2为本发明化合物(Ⅰ)的核磁共振氢谱(1H NMR)图；
图3为本发明化合物(Ⅰ)的HMBC和COSY图；
图4为本发明化合物(Ⅰ)的1H,1H COSY图图。
图5为本发明化合物(Ⅰ)的HMBC图。
图6为本发明化合物(Ⅰ)的红外谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明所使用的灯芯草为普通市售干制品，对于含水率没有具体限制。
本发明除非另有说明，否则百分数为质量百分数，比例为质量比。
本发明采用硅胶柱层析、凝胶色谱分离时，也可同时采用TLC薄层色谱点板跟踪。
实施例1
一种灯芯草中的菲类化合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，浸膏提取：将干燥的灯芯草全草粉碎到30～50目，以体积百分比浓度为70％乙醇水溶液为提取溶剂，室温提取多次，每次6h，合并提取液，过滤，取滤液减压浓缩，得浸膏；
步骤(2)，硅胶柱层析：将步骤(1)得到的浸膏上硅胶柱层析，以石油醚和丙酮混合有机溶剂进行梯度洗脱，体积比依次为10：1、10：3、10：5、10：6、10：7、10：9和10：10，每个梯度洗脱到TLC点板无点后，更换下一梯度洗脱；收集各梯度的梯度洗脱液并浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到A1-A7七个部分；
步骤(3)，凝胶色谱分离：以体积比为1:1氯仿和甲醇混合有机溶剂作为洗脱剂，采用凝胶色谱对步骤(2)中A4部分进行洗脱，得到B1-B4四个部分；对得到的B2部分再采用高压液相色谱分离纯化，即得式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
实施例2
一种灯芯草中的菲类化合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，浸膏提取：将干燥的灯芯草全草粉碎到30～50目，以体积百分比浓度为70％乙醇水溶液为提取溶剂，室温提取2次，每次6h，合并提取液，过滤，取滤液减压浓缩，得浸膏；每次提取时乙醇水溶液的体积与干燥的灯芯草全草质量比为50L：25Kg；
步骤(2)，硅胶柱层析：将步骤(1)得到的浸膏用浸膏重量1.5倍量的体积百分比浓度为95％的甲醇水溶液溶解，然后用浸膏质量2倍的100目硅胶拌样，之后上硅胶柱层析，装柱硅胶为200目，装柱所用硅胶重量为浸膏重量3倍；以石油醚和丙酮混合有机溶剂进行梯度洗脱，体积比依次为10：1、10：3、10：5、10：6、10：7、10：9和10：10，每个梯度洗脱到TLC点板无点后，更换下一梯度洗脱；收集各梯度的梯度洗脱液并浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到A1-A7七个部分；
步骤(3)，凝胶色谱分离：以体积比为1:1氯仿和甲醇混合有机溶剂作为洗脱剂，采用凝胶色谱对步骤(2)中A4部分进行洗脱，得到B1-B4四个部分；对得到的B2部分再采用高压液相色谱分离纯化，即得式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
其中，步骤(3)中，凝胶色谱使用的是Sephadex LH-20凝胶柱。
高压液相色谱分离纯化是采用21.2mm×150mm，5μm的C18色谱柱，以甲醇-水为流动相，甲醇与水的体积比为65:35，流速为10mL/min，紫外检测器检测波长为254nm，每次进样20μL，收集10min样品的色谱峰，多次累加后蒸干，得到式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
实施例3
一种灯芯草中的菲类化合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，浸膏提取：将干燥的灯芯草全草粉碎到30～50目，以体积百分比浓度为95％乙醇水溶液为提取溶剂，室温提取4次，每次10h，合并提取液，过滤，取滤液减压浓缩，得浸膏；每次提取时乙醇水溶液的体积与干燥的灯芯草全草质量比为50L：25Kg；
步骤(2)，硅胶柱层析：将步骤(1)得到的浸膏用浸膏重量4倍量的体积百分比浓度为95％的甲醇水溶液溶解，然后用浸膏质量4倍的100目硅胶拌样，之后上硅胶柱层析，装柱硅胶为300目，装柱所用硅胶重量为浸膏重量3～5倍；以石油醚和丙酮混合有机溶剂进行梯度洗脱，体积比依次为10：1、10：3、10：5、10：6、10：7、10：9和10：10，每个梯度洗脱到TLC点板无点后，更换下一梯度洗脱；收集各梯度的梯度洗脱液并浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到A1-A7七个部分；
步骤(3)，凝胶色谱分离：以体积比为1:1氯仿和甲醇混合有机溶剂作为洗脱剂，采用凝胶色谱对步骤(2)中A4部分进行洗脱，得到B1-B4四个部分；对得到的B2部分再采用高压液相色谱分离纯化，即得式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
其中，步骤(3)中，凝胶色谱使用的是Sephadex LH-20凝胶柱。
高压液相色谱分离纯化是采用21.2mm×150mm，5μm的C18色谱柱，以甲醇-水为流动相，甲醇与水的体积比为65:35，流速为10mL/min，紫外检测器检测波长为254nm，每次进样20μL，收集10min样品的色谱峰，多次累加后蒸干，得到式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
实施例4
一种灯芯草中的菲类化合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，浸膏提取：将干燥的灯芯草全草粉碎到30～50目，以体积百分比浓度为80％乙醇水溶液为提取溶剂，室温提取3次，每次7h，合并提取液，过滤，取滤液减压浓缩，得浸膏；每次提取时乙醇水溶液的体积与干燥的灯芯草全草质量比为50L：25Kg；
步骤(2)，硅胶柱层析：将步骤(1)得到的浸膏用浸膏重量2.8倍量的体积百分比浓度为95％的甲醇水溶液溶解，然后用浸膏质量3倍的100目硅胶拌样，之后上硅胶柱层析，装柱硅胶为250目，装柱所用硅胶重量为浸膏重量4.5倍；以石油醚和丙酮混合有机溶剂进行梯度洗脱，体积比依次为10：1、10：3、10：5、10：6、10：7、10：9和10：10，每个梯度洗脱到TLC点板无点后，更换下一梯度洗脱；收集各梯度的梯度洗脱液并浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到A1-A7七个部分；
步骤(3)，凝胶色谱分离：以体积比为1:1氯仿和甲醇混合有机溶剂作为洗脱剂，采用凝胶色谱对步骤(2)中A4部分进行洗脱，得到B1-B4四个部分；对得到的B2部分再采用高压液相色谱分离纯化，即得式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
其中，步骤(3)中，凝胶色谱使用的是Sephadex LH-20凝胶柱。
高压液相色谱分离纯化是采用21.2mm×150mm，5μm的C18色谱柱，以甲醇-水为流动相，甲醇与水的体积比为65:35，流速为10mL/min，紫外检测器检测波长为254nm，每次进样20μL，收集10min样品的色谱峰，多次累加后蒸干，得到式(I)所述的灯芯草中的菲类化合物。
实施例5
------化合物结构的鉴定
将实施例1方法制备得到的化合物的结构通过以下方法进行测定：
黄色粉末；
UV(MeOH)λmax(logε)：195(4.44),215(4.56),268(4.79)；
如图6所示，IR(KBr)νmax：3299(OH),2942,1616,1396,1279,1081cm-1；
氢谱(Acetone-d6,500MHz)和碳谱(Acetone-d6,125MHz)见表1、图1和图2。
HMBC和COSY图如图3；1H,1H COSY图如图4；HMBC图如图5。
negative UPLC-IT-TOF[M-H]-m/z 263.1078(calcd for C18H15O2 -,263.1078)。
至此，化合物的结构得到确定，为1,6-二甲基-4-5-二氢芘-2，7-二醇。
实施例6
取实施例2-4制备的化合物，为黄色粉末。测定方法与实施例5相同，确认实施例2-4制备的化合物为1,6-二甲基-4-5-二氢芘-2，7-二醇。
应用例
本发明还提供澄源于天然植物的菲类化合物的抗真菌和抗细菌试验，结果如表4和表5所示。
表4.化合物的抗细菌活性(MIC,μg/mL)
表5化合物的抗真菌活性(MIC,μg/mL)
由以上结果显示，本发明化合物可以作为制备抗菌剂，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种灯芯草中的菲类化合物，其特征在于，结构式如式（I）所示：
，式（I）。
2.权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），浸膏提取：将干燥的灯芯草全草粉碎到30~50目，以体积百分比浓度为70~95%乙醇水溶液为提取溶剂，室温提取多次，每次6~10h，合并提取液，过滤，取滤液减压浓缩，得浸膏；
步骤（2），硅胶柱层析：将步骤（1）得到的浸膏上硅胶柱层析，以石油醚和丙酮混合有机溶剂进行梯度洗脱，体积比依次为10：1、10：3、10：5、10：6、10：7、10：9和10：10，每个梯度洗脱到TLC点板无点后，更换下一梯度洗脱；收集各梯度的梯度洗脱液并浓缩，经TLC监测，合并相同的部分，得到A1-A7七个部分；
步骤（3），凝胶色谱分离：以体积比为1:1氯仿和甲醇混合有机溶剂作为洗脱剂，采用凝胶色谱对步骤（2）中A4部分进行洗脱，得到B1-B4四个部分；对得到的B2部分再采用高压液相色谱分离纯化，即得式（I）所述的灯芯草中的菲类化合物。
3.根据权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，每次提取时乙醇水溶液的体积与干燥的灯芯草全草质量比为50L：25Kg。
4.根据权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，提取次数为2~4次。
5.根据权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，装柱硅胶为200~300目。
6.根据权利要求4所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，装柱所用硅胶重量为浸膏重量3~5倍。
7.根据权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）得到的浸膏在经硅胶柱层析前，用浸膏重量1.5~4倍量的体积百分比浓度为95%的甲醇水溶液溶解，然后用浸膏质量2~4倍的100目硅胶拌样，之后上样。
8.根据权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，凝胶色谱使用的是Sephadex LH-20凝胶柱。
9.根据权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，高压液相色谱分离纯化是采用21.2mm×150mm，5μm的C18色谱柱，以甲醇-水为流动相，甲醇与水的体积比为65:35，流速为10mL/min，紫外检测器检测波长为254 nm，每次进样20 μL，收集10min样品的色谱峰，多次累加后蒸干，得到式（I）所述的灯芯草中的菲类化合物。
10.权利要求1所述的灯芯草中的菲类化合物作为制备抗菌剂的应用。
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