CN111689965B - 具有抗肿瘤活性的生物碱化合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医药技术领域,公开了由中药胆木中分离所得的两种生物碱化合物及其制备方法和在抗肿瘤领域的应用。两种生物碱化合物的制备如下:将胆木水提取液减压浓缩,得到胆木水提取液浸膏;浓缩浸膏经水混悬,依次用二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取,分别得到二氯甲烷层萃取物、乙酸乙酯层萃取物和正丁醇层萃取物;二氯甲烷层萃取物和正丁醇层萃取物经柱层析、半制备液相色谱等技术手段分离纯化即得两种生物碱化合物。本发明所示化合物对多种肿瘤细胞,包括人肝癌细胞、人卵巢癌细胞、人宫颈癌细胞等均具有一定的抗肿瘤活性。
Description
技术领域
本发明属于天然药物化学领域,涉及具有抗肿瘤活性的生物碱类化合物及其制备方法和应用,具体涉及从胆木中分离鉴定的两种生物碱化合物及其制备方法和在制备抗肿瘤药物中的应用。
背景技术
胆木,又名药乌檀、山熊胆和黄胆木,为茜草科植物乌檀(Nauclea officinalisPierrc ex Pitard)的枝、树皮,主要分布于我国海南、广东、广西和湖南等地,是一种极为珍稀的野生植物。胆木味苦、性寒,具有清热解毒、消肿止痛的功效,常用于感冒发热、急性扁桃体炎、咽喉炎、支气管炎、肺炎、泌尿系统感染、肠炎、痢疾、胆囊炎、疖肿等疾病的治疗。胆木一直作为民间用药,最早收录在广州部队编《常用中草药手册》和《全国中草药汇编》等书籍,后1977年版《中国药典》一部也有收载。目前市场上有“胆木浸膏糖浆”、“胆木注射液”、“胆木浸膏片”和“胆木浸膏胶囊”等中药制剂,临床用于治疗急性扁桃体炎、急性咽喉炎、急性结膜炎及上呼吸道感染等病症。
据世界卫生组织资料统计,癌症已成为仅次于心血管病的人类第二杀手,严重危害人类的健康和生命。传统化学合成的抗肿瘤药物虽广泛应用于临床,但毒副作用较大,给患者带来了一定的痛苦。因此,从天然药物中寻找抗肿瘤有效成分,已成为越来越多的药物研究者关注的重点。
孙敬勇(胆木和山香圆化学成分及其生物活性研究[D].山东大学,2008)从胆木中分离得到了乌檀醛碱,测定了其对5种人癌细胞株(prostate PC3、leukemic K562、leukemic HL-60、lung A549和gastro SGC7901)的细胞毒作用。结果表明,乌檀醛碱的IC50小于10μM,具有一定的细胞毒作用。王海燕等(Three New Isomeric Indole Alkoloidsfrom Nauclea officinalis[J].Chemistry&Biodiversity,2015,(12):1256-1262)对胆木中3种同分异构单萜吲哚类生物碱naucleofficines I–III进行了体外细胞毒活性的研究,采用MTT比色法来考察其对三种人癌细胞HT29、SGC7901和PLC/PRF/5的细胞毒作用。实验结果表明,化合物naucleofficines I和Ⅱ对三种人癌细胞均呈现中等强度的细胞毒活性,化合物III的细胞毒活性较弱。
已有研究报道,乌檀属植物具有抗肿瘤活性。但目前对胆木中具有抗肿瘤活性的化学成分研究报道较少,本发明对胆木化学成分深入研究,分离得到具有抗肿瘤活性的生物碱化合物。
发明内容
本发明目的在于解决上述问题,提供从胆木中分离得到的具有抗肿瘤活性的两种生物碱化合物的制备方法和应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
具有抗肿瘤活性的生物碱类化合物,结构式如下:
本发明所述的两种生物碱化合物的制备方法,其步骤如下:
(1)将胆木药材粉碎,用蒸馏水煎煮2-3次(每次2-3h),趁热过滤后,合并滤液得到胆木水提取液。将胆木水提取液减压浓缩,得到胆木水提取液浸膏;
水提取液浸膏经水混悬,依次用二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取,分别得到二氯甲烷层萃取物、乙酸乙酯层萃取物和正丁醇层萃取物;
(2)将步骤(1)中的二氯甲烷层萃取物经硅胶柱以石油醚-乙酸乙酯系统进行梯度洗脱,根据薄层色谱检测结果进行合并相似流份,得到11个洗脱段(Fr.A1–Fr.A11);将步骤(1)中的正丁醇层萃取物经大孔吸附树脂柱以乙醇-水系统进行梯度洗脱,根据薄层色谱检测结果进行合并相似流份,得到10个洗脱段(Fr.B1–Fr.B10);
(3)将步骤(2)中Fr.A8部分采用硅胶柱以二氯甲烷-甲醇系统梯度洗脱,分离得到15个洗脱段(Fr.A8-1~Fr.A8-15);
(4)将步骤(3)中Fr.A8-13部分采用ODS柱色谱以甲醇-水为流动相进行梯度洗脱,分离得到12个洗脱段(Fr.A8-13-1~Fr.A8-13-12);
(5)将步骤(4)中Fr.A8-13-7部分采用半制备液相以甲醇-水(70~60:30~40)为流动相分离得到本发明所述生物碱化合物1;
(6)将步骤(5)中Fr.B10部分采用硅胶柱以二氯甲烷-甲醇系统进行梯度洗脱,分离得到11个洗脱段(Fr.B10-1~Fr.B10-11);
(7)将步骤(6)中Fr.B10-2部分采用半制备液相以甲醇-水(90~80:10~20)为流动相分离得到本发明所述生物碱化合物2。
步骤(2)中硅胶柱层析洗脱溶剂石油醚-乙酸乙酯的体积比为100:10→0:100,大孔树脂柱层析洗脱溶剂乙醇-水的体积比为10:90→100:0。
步骤(3)中硅胶柱层析洗脱溶剂二氯甲烷-甲醇的体积比为10:1→1:1。
步骤(4)中ODS柱层析洗脱溶剂甲醇-水的体积比为5:95→100:0。
本发明实施案例提供了所述的两种生物碱化合物的体外抗肿瘤活性,所述肿瘤细胞为6种肿瘤细胞:人肝癌细胞(HepG-2)、人卵巢癌细胞(SKOV3)、人宫颈癌细胞(HeLa)、人胃癌细胞(SGC)、人乳腺癌细胞(MCF-7)和人口腔上皮癌细胞(KB)。结果表明,本发明的两种生物碱化合物具有明显的抗肿瘤活性。
本发明有益效果:本发明通过对胆木水提取液化学成分进行深入研究,依次采用二氯甲烷萃取、正丁醇萃取、硅胶柱色谱、大孔吸附柱色谱、ODS柱色谱及半制备液相色谱等技术手段,科学分离纯化得到2个生物碱化合物,所得化合物纯度高。体外抗肿瘤活性研究表明,本发明提供的生物碱类化合物对人肝癌细胞、人卵巢癌细胞、人宫颈癌细胞等均具有一定的抑制作用,为研究与开发天然抗肿瘤药物提供了候选化合物。
附图说明
图1为本发明的新化合物1的1H-NMR(核磁共振氢谱)图。
图2为本发明的新化合物1的13C-NMR(核磁共振氢谱)图。
图3为本发明的新化合物1的HSQC谱图。
图4为本发明的新化合物1的HMBC谱图。
图5为本发明的新化合物1的1H-1H COSY谱图(氢氢相关谱)。
图6为本发明的新化合物1的NOESY谱图。
图7为本发明的新化合物1的HR-ESI-MS(高分辨电喷雾电离质谱)光谱图。
图8为为本发明的新化合物1的ECD光谱图。
图9为本发明的新化合物2的1H-NMR(核磁共振氢谱)图。
图10为本发明的新化合物2的13C-NMR(核磁共振氢谱)图。
图11为本发明的新化合物2的HSQC谱图。
图12为本发明的新化合物2的HMBC谱图。
图13为本发明的新化合物2的1H-1H COSY谱图(氢氢相关谱)。
图14为本发明的新化合物2的HR-ESI-MS(高分辨电喷雾电离质谱)光谱图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明,但不作为对本发明的限制。
实施例1:生物碱化合物的制备
步骤一:取25kg胆木药材水提取液,在60℃下减压浓缩,得到胆木水提取浸膏5kg。
步骤二:将步骤一中浓缩浸膏经水混悬,依次用二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取,分别得到二氯甲烷层萃取物46.3g、乙酸乙酯层萃取物173.8g和正丁醇层萃取物1319.3g;
步骤三:将步骤二中的二氯甲烷层萃取物进行硅胶柱层析分离,采用硅胶100~200目1:1.5拌样,硅胶200~300目1:20上样。依次用石油醚-乙酸乙酯(100:10→0:100)系统进行梯度洗脱,根据薄层色谱检测结果进行合并相似流份,水浴65℃减压浓缩蒸干,共得到11个洗脱段(Fr.A1–Fr.A11);将步骤二中的正丁醇层萃取物经大孔吸附树脂以乙醇-水(10:90→100:0)系统进行梯度洗脱,根据薄层色谱检测结果进行合并相似流份,水浴80℃减压浓缩蒸干得到10个洗脱段(Fr.B1–Fr.B10);
步骤四:将步骤三中Fr.A8(3g)部分采用硅胶柱以二氯甲烷-甲醇(10:1→1:1)系统梯度洗脱,分离得到15个洗脱段(Fr.A8-1~Fr.A8-15);
步骤五:将步骤四中Fr.A8-13(1.6g)部分采用ODS柱色谱以甲醇-水(5:95→100:0)为流动相进行梯度洗脱,分离得到12个洗脱段(Fr.A8-13-1~Fr.A8-13-12);
步骤六:将步骤五中Fr.A8-13-7(0.15g)部分采用半制备液相进行制备,色谱条件:色谱柱:YMC-Park ODS-A(250mm×10mm,5μm,日本YMC公司),流动相:甲醇-水65:35(V/V),检测波长:210nm,流速:1.8ml/min,柱温:30℃。收集保留时间21min的流份,60℃水浴减压浓缩分离得到生物碱化合物1(4mg);
步骤七:将步骤三中Fr.B10(3g)部分采用硅胶柱以二氯甲烷-甲醇(100:0→0:100)系统进行梯度洗脱,分离得到11个洗脱段(Fr.B10-1~Fr.B10-11);
步骤八:将步骤七中Fr.B10-2(150mg)部分采用半制备液相分离纯化,色谱条件:色谱柱:YMC-Park ODS-A(250mm×10mm,5μm,日本YMC公司),流动相:甲醇-水83:17(V/V),检测波长:210nm,流速:2.0ml/min,柱温:30℃。收集保留时间20min的流份,60℃水浴减压浓缩分离得到生物碱化合物2(7mg)。
本发明所述生物碱新化合物的结构鉴定
化合物1,白色粉末(甲醇);碘化铋钾试剂反应呈阳性,提示该化合物为生物碱类成分;比旋光度为+91.1(c 0.12,CH3OH);UVλmax(MeOH)在224nm和280nm处有最大吸收,显示吲哚母环的特征吸收。HR-ESI-MS显示出准分子离子峰m/z 361.1532[M+Na]+(计算值为361.1523),显示化合物2的分子式为C20H22N2O3。1H-NMR(Methanol-d4,600MHz)、13C-NMR(Methanol-d4,150MHz)(见下表1)结合2D-NMR(HSQC)显示分子中含有8个芳碳、1个内酰胺羰基、1个醛基、3个亚甲基、3个次甲基、1个三取代烯基和1个甲基。1H-NMR中包含4个芳氢信号δH 7.41(1H,d,J=7.8Hz,H-9)、δH 7.30(1H,d,J=8.1Hz,H-12)、δH 7.07(1H,t,J=7.4Hz,H-11)、δH 6.99(1H,t,J=7.4Hz,H-10),两个亚甲基δH 3.04(1H,dd,J=12.3,4.2Hz,H-5a)、δH 4.93(1H,m,H-5b)和δH 2.95(1H,m,H-6a)、δH 2.71(1H,m,H-6b)以及1个次甲基信号δH 4.95(1H,dd,J=4.93,12.93Hz,H-3),表明分子中有四氢-β-卡波林结构。H1-H1COSY谱显示5-CH2和6-CH2相关;H-9与H-10、H-10与H-11、H-11与H-12相关;H-3与H-14相关;H-14与H-15、H-15与H-16、H-16与H-17相关;18-CH3与H-19相关。HMBC谱显示H-16和17-CH2与C-22(δc 173.6)相关,证明17-CH2连接在C-16位。H-15、18-CH3和H-21与C-20(δc 145.2)相关,表明C-15(δc 30.6)与C-20(δc 145.2)相连,C-20处连接一个三取代烯烃和一个甲醛,C-19(δc156.0)处连接一个甲基基团。NOESY谱中,18-CH3和H-15相关,表明C-19与C-20连接的双键烯烃构型为E。H-3与H-14a相关,H-14a与H-16相关,H-14b与H-15相关,由H1-H1耦合常数(J3,14a=12.9Hz,J3,14b=4.9Hz,J14a,15=14.0Hz,J15,16=9.7Hz)表明H-15和H-16是反式的,H-3和H-16为β构型,H-15为α构型。通过计算ECD确定了化合物1的绝对构型(图8),计算的ECD曲线与实验测得的ECD能够很好的吻合,因此化合物1三个手性碳的绝对构型为3R,15S,16S。综上分析并经过Scifinder检索,推断化合物1为新的吲哚类生物碱,命名为naucleamide H。
化合物2,黄色粉末(甲醇);碘化铋钾试剂反应呈阳性,提示该化合物为生物碱类成分;比旋光度为-2.4(c 0.12,CH3OH);UVλmax(MeOH)在372、390、300、252和217nm处有最大吸收,显示吲哚母环的特征吸收。HR-ESI-MS显示出准分子离子峰m/z 388.2021[M+H]+(计算值为388.2020),显示化合物2的分子式为C24H25N3O2。1H-NMR(DMSO-d6,600MHz)、13C-NMR(DMSO-d6,150MHz)(见下表1)结合2D-NMR(HSQC)显示分子中含有8个芳碳、1个内酰胺羰基、2个甲基、1个连氧次甲基和5个亚甲基。1H-NMR中包含4个芳氢信号δH 7.63(1H,d,J=7.9Hz,H-9)、δH 7.10(1H,t,J=7.5Hz,H-10)、δH 7.26(1H,d,J=7.9Hz,H-11)、δH 7.50(1H,d,J=8.2Hz,H-12),两个亚甲基δH 4.33(1H,ddd,J=13.6,7.6,6.3Hz,H-5a)、δH 4.47(1H,dt,J=13.6,7.6,6.3Hz,H-5b)和δH 3.12(2H,m,H-6)表明分子中有四氢-β-卡波林结构。化合物2的波谱数据中除了多出1个甲基信号δH 0.84(3H,t,J=7.4Hz)和1个亚甲基信号δH1.34(2H,m)外,其余信号与文献报道的19-O-乙基牛眼马钱托林碱(参考文献:Abreu P,Pereira A.A New Indole Alkaloid from Sarcocephalus latifolius[J].Heterocycles,1998,29(48):885-891)一致。H1-H1COSY谱显示18-CH3与H-19相关,23-CH2、24-CH2、25-CH2与26-CH3相关,说明C-23连接一丙基。C-19的化学位移为δc72.57,C-23的化学位移为δc 68.00,表明C-19、C-23均与氧相连接。HMBC谱显示18-CH3与C-19(δc 72.57)和C-20(δc 131.70)相关,H-19与C-15(δc 139.12)和C-20(δc 131.70)相关,证明H-19连接在C-20位。23-CH2与C-19(δc 72.57)相关,表明丁氧基连接在19位。化合物2的比旋光度为-2.4(c 0.12,CH3OH)较小,提示该化合物应该是部分消旋体。综上分析并经过Scifinder检索,推断化合物2为新的吲哚类生物碱,命名为(±)-19-O-丁基-牛眼马钱托林碱。
表1本发明所述的生物碱新化合物1和2的核磁数据
实施例2:生物碱化合物体外抗肿瘤活性的评价
1.实验材料
1.1实验仪器
TG332A微量分析天平(十万分之一),湘仪天平仪器厂;MCO-18AIC型二氧化碳细胞培养箱,日本三洋松下集团;SW-CJ-1F型洁净工作台,苏州安泰空气技术有限公司;BDS200型倒置生物显微镜,重庆奥特光学仪器有限责任公司;Multiskan Mk3型酶标仪,赛默飞世尔仪器有限公司;TGL-16型台式高速冷冻离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。
1.2实验试剂
RPMI 1640培养基,美国Gibco公司;高糖DMEM培养基,美国Gibco公司;
胎牛血清,美国Gibco公司;磷酸盐缓冲液(PBS),北京中杉金桥生物技术有限公司;
4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES),美国Sigma公司;胰蛋白酶,美国Amresco公司。
人肝癌细胞(HepG-2)、人卵巢癌细胞(SKOV3)、人宫颈癌细胞(HeLa)、人胃癌细胞(SGC)、人乳腺癌细胞(MCF-7)和人口腔上皮癌细胞(KB)均为贴壁细胞,由本实验室传代冻存。
2.实验方法
取对数生长期的细胞,调整细胞密度为5×104个/mL,按每孔200μL接种于96孔板中,置于37℃,5%CO2的饱和湿度培养箱中培养24h,弃去培养液,依次加入含系列浓度(1.5、3、6.25、12.5、25、50和100μg/mL)药液的培养液,每个浓度设定3个复孔。同时设阳性组(顺铂),阴性组(只加细胞,不加药物)和空白组(不加细胞和药物,其他与给药组相同),静置培养48h后,每孔加入5mg·mL-1噻唑蓝(MTT)20μL,继续培养4h,吸弃培养液,加入二甲基亚砜(DMSO)150μL,振荡10min至结晶溶解,用酶标仪在492nm处测定吸光度A。按生长抑制率=[(A阴性组-A给药组)/(A阴性组-A空白组)]×100%计算生长抑制率,通过SPSS19.0软件计算获得半数抑制浓度(IC50)。
3.实验结果
实验结果如表2所示,结果表明本发明所述来自中药胆木中的生物碱化合物1和2均具有一定的抑制肿瘤细胞增殖作用。
表2本发明所述的生物碱新化合物1和2对肿瘤细胞的抑制作用
结果显示,生物碱化合物1对人肝癌细胞、人卵巢癌细胞和人胃癌细胞三种肿瘤细胞的增殖具有一定的抑制作用,生物碱化合物2对人肝癌细胞、人卵巢癌细胞、人宫颈癌细胞、人乳腺癌细胞和人口腔上皮癌细胞五种肿瘤细胞的增殖具有较强的抑制作用。所以本发明所述的化合物具有抗肿瘤活性,丰富了中药胆木的研究。
Claims (6)
1.式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的抗肿瘤活性的生物碱化合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将胆木水提取液减压浓缩,得到胆木水提取液浸膏,浸膏经水混悬,依次用二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取,分别得到二氯甲烷层萃取物、乙酸乙酯层萃取物和正丁醇层萃取物;
(2)将步骤(1)中的二氯甲烷层萃取物经硅胶柱以石油醚-乙酸乙酯系统进行梯度洗脱,根据薄层色谱检测结果进行合并相似流份,得到11个洗脱段Fr.A1–Fr.A11;将步骤(1)中的正丁醇层萃取物经大孔吸附树脂以乙醇-水系统进行梯度洗脱,根据薄层色谱检测结果进行合并相似流份,得到10个洗脱段Fr.B1–Fr.B10;
(3)将步骤(2)中Fr.A8部分采用硅胶柱以二氯甲烷-甲醇系统梯度洗脱,分离得到15个洗脱段Fr.A8-1~Fr.A8-15;
(4)将步骤(3)中Fr.A8-13部分采用ODS柱色谱以甲醇-水为流动相进行梯度洗脱,分离得到12个洗脱段Fr.A8-13-1~ Fr.A8-13-12;
(5)将步骤(4)中Fr.A8-13-7部分采用半制备液相分离纯化得到生物碱化合物式(I);
(6)将步骤(2)中Fr.B10部分采用硅胶柱以二氯甲烷-甲醇系统进行梯度洗脱,分离得到11个洗脱段Fr.B10-1~Fr.B10-11;
(7)将步骤(6)中Fr.B10-2部分采用半制备液相分离纯化得到生物碱化合物式(II);
2.根据如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中硅胶柱层析洗脱溶剂石油醚-乙酸乙酯的体积比为100:10→0:100,大孔树脂柱层析洗脱溶剂乙醇-水的体积比为10:90→100:0。
3.根据如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中硅胶柱层析洗脱溶剂二氯甲烷-甲醇的体积比为10:1→1:1。
4.根据如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中ODS柱层析洗脱溶剂甲醇-水的体积比为5:95→100:0。
5. 根据如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)中的半制备液相溶剂体系为甲醇-水=70~60 : 30~40 ;步骤(7)中的半制备液相溶剂体系为甲醇-水=90~80:10~20。
6.根据如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(6)中的硅胶柱层析洗脱溶剂二氯甲烷-甲醇的体积比为100:0→0:100。
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19-O-METHYLANGUSTOLINE FROM CAMPTOTHECA ACUMINATA;LONG-ZE LIN et al.;《Phytochemistry》;19901231;第29卷(第8期);第2744-2746页 * |
柳庆龙等.胆木枝叶中一个新的吲哚生物碱类化合物.《Chin. J. Org. Chem.》.2018,第38卷第1833-1836页. * |
胆木枝叶中一个新的吲哚生物碱类化合物;柳庆龙等;《Chin. J. Org. Chem.》;20181231;第38卷;第1833-1836页 * |
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