KR100442031B1

KR100442031B1 - 신규한 알칼로이드 화합물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100442031B1
Application number: KR10-2001-0067053A
Authority: KR
Inventors: 신국현; 이상현
Original assignee: 신국현; 이상현
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2004-07-30
Also published as: KR20030035125A

Abstract

본 발명은 신규한 하기 화학식 1의 알칼로이드 화합물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 오갈피나무(Acanthopanax sessiliflorus)를 유기용매 등으로 추출하여 유기용매 분획을 얻고 이를 다시 크로마토그래피 등을 통하여 정제하는 단계를 포함하는 화학식 1의 화합물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조가능한 신규한 화학식 1의 화합물에 관한 것이며, 본 발명의 화합물은 신규한 알칼로이드로서 향후 다양한 활성을 가진 약학적 조성물의 일성분으로 이용가능하다.

Description

신규한 알칼로이드 화합물 및 그의 제조방법{A new alkaloid and the preparation method thereof}

본 발명은 신규한 하기 화학식 1의 화합물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

[화학식 1]

보다 상세하게는, 오갈피나무를 유기용매 등으로 추출하여 유기용매 분획을 얻고 이를 다시 크로마토그래피 등을 통하여 정제하는 단계를 포함하는 상기 화학식 1의 화합물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조가능한 신규한 화학식 1의 화합물에 관한 것이다.

오갈피나무 종은 두릅나무과(Araliaceae)의 초본성 속에 속하는 것으로, 한국, 일본 및 중국에 분포하는 것으로 알려져 있고, 전통적으로 류마티즘 및 당뇨병등의 치료제로서뿐 아니라 강장제나 진정제로 사용되어져 왔다(Perry, L. M.;Medicinal Plants of East and Southeast Asia, MIT press, Cambridge, Massachusetts and London, 1980.)

오갈피나무(A. sessiliflorus)의 성분에 대한 연구에서 수피에는 이리오레시놀 β-디글루코사이드(irioresinol β-diglucoside) 및 이리오덴드린(iriodendrin)이 존재하고, 근피에는 스티그마스테롤(stigmasterol), β-시토스테롤(β-sitosterol), 캄페스테롤(campestrol) 및l-세사민(l-sesamin)이 존재한다는 사실이 밝혀졌고, 포화 및 불포화 지방산을 포함하는 일부 성분이 종자로부터 분리되었다(Ro, H. S.et al.,J. Pharm. Soc. Kor.,1977, 21, 81-86; Yook, C. S.et al.,Kor. J. pharmacogn.,1977, 8, 31-34; Kim, C. W.et al.,Kor. J. Pharmacogn.,1987, 18, 184-187.)

알칼로이드는 동물에 대해서 특이하고 강한 생물활성을 나타내는 특성을 가지고 있어 의약품으로 이용될 수 있다. 실제로 알칼로이드는 여러 의약품으로 개발, 활용되고 있는데 대표적인 예를 보면 다음과 같다.

진통약으로 모르핀, 국소마취약으로 코카인, 진해약으로 코데인, 노스카핀, 진경약으로 스코폴라민, 항균약으로 베르베린, 항부정맥약으로 아즈말린, 항백혈병약으로 빈크린스틴, 빈블라스틴, 거담약 및 항아메바적리약으로 에메틴, 항말라리아약으로 퀴닌, 민무늬근이완약으로 파파베린, 민무늬근수축약으로 에르고타민, 교감신경작용약으로 에페드린, 부교감신경작용약으로 아트로핀, 중추신경흥분약으로 레세르핀 등이 있다. 알칼로이드의 대부분은 화학구조가 밝혀져 있으므로 구조와생리작용과의 연관성을 보다 면밀히 연구하면 더욱 효과적이며 부작용이 없는 의약품을 생산할 수 있을 것이다.

본 발명자들은 오갈피나무의 열매로부터 생물학적 활성을 가진 물질을 찾아내고자 계속 시도하던 중, 신규한 알칼로이드 화합물 및 네개의 기지 화합물을 분리하고 이들을 이화학적 및 스펙트럼 분석을 통하여 동정함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 다양한 생물학적 활성을 보이는 알칼로이드의 일종인 신규한 화합물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1a는 오갈피나무로부터 분리한 세실린(sessiline)의¹H-NMR 스펙트럼이고, 도 1b는¹³C-NMR 스펙트럼이고, 도 1c는 HOMO-COSY 스펙트럼이고, 도 1d는 HMQC 스펙트럼이고, 도 1e는 HMBC 스펙트럼이고, 도 1f는 IR 스펙트럼이고, 도 1g는 EI-MS 스펙트럼이고, 도 1h는 CI-MS 스펙트럼이다.

도 2는 세실린의 HMBC 스펙트럼에 기초하여 분석한 구조적 연관을 도시한 것이다.

도 3은 세실린의 MS 분절화(fragmentation) 과정을 도시한 것이다.

도 4a는 지리산 오갈피로부터 분리한 6,7-디메톡시쿠마린(6,7-dimethoxycourmarin)의¹H-NMR 스펙트럼이고, 도 4b는¹³C-NMR 스펙트럼이다.

도 5a는 지리산 오갈피로부터 분리한 3,4-디하이드록시벤조산(3,4-dihydroxybenzoic acid)의¹H-NMR 스펙트럼이고, 도 5b는¹³C-NMR 스펙트럼이다.

도 6a는 지리산 오갈피로부터 분리한 우르솔산(ursolic acid)의¹H-NMR 스펙트럼이고, 도 6b는¹³C-NMR 스펙트럼이다.

도 7a는 지리산 오갈피로부터 분리한 하이페린(hyperin)의¹H-NMR 스펙트럼이고, 도 7b는¹³C-NMR 스펙트럼이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 화합물 및 그 유도체, 이성질체 그리고 이들의 염을 제공한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 화합물은 본 발명자들에 의하여 처음으로 제공되는 것으로서, 5-(5'-α-피롤리도닐옥시메틸) 퓨란알데하이드 [5-(5'-α- pyrrolidonyloxymethyl) furanaldehyde]를 포함한다.

또한 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법을 제공한다. 이 때 상기 제조방법은 오갈피나무 열매를 탄소수 1 내지 4의 저급알코올, 헥산, 클로로포름 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유기용매로 추출하는 단계 및 상기 추출분획으로 농도구배 크로마토그래피를 실시하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명은 오갈피나무로부터 6,7-디메톡시쿠마린, 3,4-디하이드록시벤조산, 우르솔산 또는 하이페린을 제조하는 방법을 제공한다.

이 때 상기 화합물은 오갈피나무의 열매로부터 추출, 정제된다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 오갈피나무로부터 생물활성을 가지는 화합물을 분리, 제공하고자 우선, 오갈피나무를 탄소수 1 내지 4의 저급알콜, 헥산, 클로로포름 또는 에틸아세테이트 등의 유기용매를 이용하여 추출하였다.

구체적으로, 추출은 오갈피나무의 열매를 메탄올로 가열추출하여 얻은 메탄올 분획에서 시작하였으며, 상기 메탄올 분획을 동량의 n-헥산과 물로 분획추출하고 수층을 다시 클로로포름, 에틸아세테이트 및 n-부탄올로 순차적으로 분획추출하였다.

다음에, 상기 과정으로 얻은 유기용매 분획을 각각 실리카겔 컬럼에 적용하고 농도구배 크로마토그래피를 수행하여 본 발명에 따른 화합물을 분리하였다.

구체적으로, n-헥산 분획과 클로로포름 분획을 실리카겔 컬럼에 적용하고 n-헥산과 에틸아세테이트를 이동상으로 한 농도구배 크로마토그래피를 수행하여 및6,7-디메톡시쿠마린을 분리하였다.

또한 에틸아세테이트 분획을 실리카겔 컬럼에 적용하고 n-헥산, 에틸 아세테이트 및 메탄올을 이동상으로 한 농도구배 크로마토그래피를 수행하여 3,4-디하이드록시벤조산, 우르솔산 및 하이페린을 분리하였다.

마직막으로, n-부탄올 분획을 적용한 클로로포름 및 메탄올에 의한 농도구배 실리카겔 크로마토그래피로부터는 하기 화학식 1의 화합물을 분리하였다.

[화학식 1]

본 발명에서 분리, 정제한 화학식 1의 화합물의 이화학적 성질은 다음과 같다:

5-(5'-α-피롤리도닐옥시메틸) 퓨란알데하이드(C ₁₀ H ₁₁ O ₄ N)의 이화학적 성질

성상: 노란색 결정(메탄올)

mp: 171-172℃

IR(KBr) ν_max: 3184, 3116, 1698, 1669, 1060, 1033 cm^-1

EIMS: (70 eV, rel. int.)m/z209 [M]⁺(4.2), 126 (100), 125 (12.6), 109 (19.1), 97 (84.4), 84 (65.6), 83 (48.6), 69 (20.9), 55 (20.7)

FABMS:m/z210 [M + H]⁺

CIMS: (Methane, rel. int.)m/z238 [M + C₂H₅]⁺(4.0), 210 [M + H]⁺(48.5), 127 (89.2), 109 (62.9), 97 (5.5), 84 (100), 83 (5.9), 56 (1.7)

HRCIMS:m/z210.0776 (calcd. observed)

¹H-NMR (DMSO, 400MHz): δ9.58 (1H, s, -CHO), 8.78 (1H, s, H-1'), 7.51 (1H, d,J= 3.4 Hz, H-3), 6.73 (1H, d,J= 3.4 Hz, H-4), 5.01 (1H, br d,J= 5.4 Hz, H-5'), 4.59 (1H, d,J= 13.2 Hz, H_a-5α), 4.49 (1H, d,J= 13.2 Hz, H_b-5α), 2.21 (1H, m, H_a-3), 1.89 (1H, m, H_b-3'), 2.29 (1H, m, H_a-4'), 2.05 (1H, m, H_b-4')

¹³C-NMR (DMSO, 100MHz): δ 178.7 (-CHO), 178.0 (C-2'), 158.1 (C-5), 152.7 (C-2), 124.3 (C-3), 112.2 (C-4), 85.6 (C-5'), 60.7 (C-5α), 28.3 (C-4'), 27.9 (C-3')

상기 이화학적 성질에 기초하여 동정한 화학식 1의 화합물은 아직까지 보고된 바 없는 신규한 알칼로이드 화합물로서, 본 발명자에 의하여 세실린으로 명명되었다. 화학식 1의 세실린 화합물은 일종의 알칼로이드로서 일반적이지 않은 구조 골격을 가진다.

본 발명에 따른 세실린 화합물의 유도체, 이성질체 및 이들의 염 등이 본 발명의 범주에 포함되는 것은 주지의 사실이다.

일반적으로 알칼로이드는 동물에 대해서 매우 특이하면서도 강한 생물활성을 보인다. 따라서 본 발명에 따른 화학식 1의 세실린 화합물은 향후 생물학적 활성 연구에 유용하게 이용될 수 있고, 나아가 특정 생물활성에 근거하여 인간을 비롯한 동물의 질병치료용 의약품으로 개발가능하다. 본 발명자들은 세실린 화합물의 생물할적 활성에 관하여 연구를 진행하고 있는 상태이다.

본 발명에 따라 오갈피나무로부터 처음 분리, 정제된 6,7-디메톡시쿠마린, 3,4-디하이드록시벤조산, 우르솔산 또는 하이페린은 이들의 이화학적 성질에 관한 데이타와 스펙트럼 데이타를 기존의 문헌에 나타난 데이타를 비교하여 동정하였다(Rubinstein, I.et al.,Phytochemistry,1976, 15, 195-200; Nes, W. D.et al,Phytochemistry,1992, 31, 805-811; Joseph-Nathan, P.et al.,J. Heterocyclic Chem.,1984, 21, 1141-1144; Gunther, H.et al.,Org. Magn. Reson.,1975, 7, 339-344; Ina, H.et al., T.,Planta Med.,1987, 53, 228; Pelter, A.et al.,Tetrahed. Lett.,1978, 17, 1509-1512; Yun-Choi, H. S.et al.,J. Nat. Prod.,1987, 50, 1059-1064; Scott, K. N.,J. Am. Chem. Soc.,1972, 94, 8564-8568; Mukherjee, K. S.et al.,Phytochemistry,1982, 21, 2416-2417; Numata, A.et al.,Chem. Pharm. Bull.,1989, 37, 648-651; Yasukawa, K.et al.,Phytochemistry,1987, 26, 1224-1226; Markham, K. R.et al.,Tetrahed.,1978, 34,1389-1397)

이하 실시예를 들어서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 오갈피나무의 추출.

조 선행 교수(한국 공주교육대학교)가 오갈피나무의 열매를 한국 공주에서 수집하였고, 감정 표본을 만들어 서울대학교 천연물과학연구소의 표본실에 기탁하였다(감정 번호:신 9910-1). 상기 열매의 건조분말을 메탄올로 추출하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 추출물을 진공상태에서 감압건조한 다음 물에 현탁하고 n-헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트 및 n-부탄올로 순차적으로 분획추출하였다.

실시예 2. 화합물의 정제.

상기 실시예 1에서 얻은 추출분획 중 n-헥산 분획과 클로로포름 분획을 실리카겔 컬럼(7 × 60 cm)에 적용하고 n-헥산과 에틸아세테이트를 이동상으로 한 농도구배 크로마토그래피를 반복적으로 수행하여 β-시토스테롤과 스티그마스테롤의 혼합물(97mg, 97:3-95:5), (-)-세사민(15mg, 95:5-90:10) 및 6,7-디메톡시쿠마린(36mg, 85:15 - 80:20)을 분리하였다.

또한 에틸아세테이트 분획을 실리카겔 컬럼에 적용하고 n-헥산과 에틸 아세테이트를 이동상으로 한 농도구배 크로마토그래피를 수행하여 3,4-디하이드록시벤조산(42mg, 75:25-70:30) 및 우르솔산(67mg, 30:70-20:80)을 분리하였고, 에틸 아세테이트 및 메탄올을 이동상으로 한 농도구배 크로마토그래피를 수행하여 하이페린(897mg, 92:8-90:10)을 분리하였다.

마직막으로, n-부탄올 분획을 적용한 클로로포름 및 메탄올에 의한 농도구배 실리카겔 크로마토그래피로부터는 노란색 결정의 화학식 1의 화합물(73mg, 95:5-90:10)을 분리하였다.

실시예 3. 화학식 1의 화합물의 동정

화학식 1의 화합물은 노란색 결정으로 얻어졌다. 그의 양전하 EIMS(JMS-AX505WA, Jeol)와 양전하 CIMS에서는 [M]⁺이온의 분자량(m/z)이 209로, [M + H]⁺이온의 분자량이 210으로 나타났다. EIMS에서 126의 분자량으로 5-하이드록시메틸 퓨란알데하이드(5-hydroxymethyl furanaldehyde) 부분(moiety)이, 83 및 84의 분자량으로 5'-하이드록시-α-피롤리돈(5'-hydroxy-α-pirrolidon) 부분이 보였다(Heyns, K.et al.,Tetrahed.,1966, 22, 2223-2235.) HRCIMS(JMS-AX505WA, Jeol)에서는 C₁₀H₁₁O₄N의 분자식에 대하여 210.0776의 분자량으로 준-분자 이온(quasi-molecular ion) [M + H]⁺이 얻어졌다.

IR(JASCO FT/IR-300E, Jasco) 스펙트럼은 3184cm^-1및 3116cm^-1에서 아민의 흡수 밴드가, 1698cm^-1에서 알데하이드 흡수 밴드가, 1669cm^-1에서 락탐의 C=O 흡수 밴드가 1060cm^-1및 1033cm^-1에서 C-O의 흡수 밴드가 나타났다.

¹H-NMR 및¹³C-NMR(Bruker AVANCE 400, Bruker)의 스펙트럼은 α-피롤리돈 및 5-하이드록시메틸 퓨란알데하이드의 스펙트럼과 매우 유사하였다(Franza, G.et al.,J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2,1977, 1746-1749; Biemann, K.,Tables of Spectral Data for Structure Determination of Organic Compounds; Springer-Verlag; Berlin Heidelberg New York Tokyo, 1983.)

이종핵의 직접적이고 장-거리의 연관성에 대한¹H-NMR 및¹³C-NMR 시그널의 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

화학식 1의 화합물의 NMR 화학적 전이 및 연관

위치	δ_H(JHz)	δ_C	DEPT	HMBC
CHO	9.58(s)	178.7	CH	C-2
2	-	152.7	-	-
3	7.51(d, 3.4)	124.3	CH	C-2, C-4, C-5
4	6.73(d, 3.4)	112.2	CH	C-2, C-3, C-5
5	-	158.1	-	-
5α	4.59(d, 13.2),4.49(d, 13.2)	60.7	CH₂	C-4, C-5, C-5'
1'	8.78(s)	-	-	C-3', C-4'
2'	-	178.0	-	-
3'	2.21(m), 1.89(m)	27.9	CH₂	C-2', C-4', C-5'
4'	2.29(m), 2.05(m)	28.3	CH₂	C-3', C-5'
5'	5.01(br d, 5.4)	85.6	CH	C-5α, C-2', C-4'

동종 COSY 데이타는 H-3'(δ2.21과 δ1.89)와 H-4'(δ2.29과 δ2.05), H-5'(δ5.01)와 H-3', 4'(δ2.21과 δ1.89, δ2.29와 δ2.05), 및 H-3(δ7.51)와 H-4(δ6.73)간에 연관성이 있는 것으로 나타났다.

화학식 1의 화합물에서 그 구조와 HMBC의 연관을 도 2에 도시하였다.

상기의 데이타를 근거로, 화학식 1의 화합물을 5-(5'-α-피롤리도닐옥시메틸) 퓨란알데하이드로 동정하였고, 이는 일반적이지 않은 구조 골격을 가진 신규한 알칼로이드이었으며, 세실린이라 명명하였다.

α-피롤리돈과 5-하이드록시메틸 퓨란알데하이드는 기지의 물질이나, 두 구조 부분이 결합된 세실린은 아직까지 자연계에서 분리된 바 없다. 따라서 본 발명에 의한 세실린은 자연계로부터 분리된 5'-하이드록시-α-피놀리돈 부분과 5-하이드록시메틸 퓨란알데하이드 부분이 결합된 알칼로이드의 첫번째 예이다.

실시예 4. 분리 화합물의 동정

6,7-디메톡시쿠마린, 3,4-디하이드록시벤조산, 우르솔산 또는 하이페린은 문헌에 기재된 데이터와 본 발명에서 분리한 화합물의 TLC 결과와 MS 및 NMR 스펙트럼 데이터를 비교분석하여 동정하였다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 세실린 화합물은 자연계에서 처음으로 보고되는 신규한 알칼로이드로서, 생물유전학적 및 생물학적 관점에서 매우 흥미로운 물질이며 향후 새로운 형태의 치료제 개발을 위한 중요한 선도 물질이 될 것이다. 따라서 가깝게는 알칼로이드의 특징적인 또는 새로운 생물활성을 스크리닝하는데 이용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 화합물 및 그 유도체, 이성질체 그리고 이들의 염.

[화학식 1]
오갈피나무(Acanthopanax sessiliflorus)를 탄소수 1 내지 4의 저급알코올, 헥산, 클로로포름 및 에틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유기용매로 추출하는 단계; 및 상기 추출분획으로 농도구배 크로마토그래피를 실시하는 단계를 포함하는 제 1항의 화합물의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 추출분획은 부탄올분획이며, 상기 크로마토그래피는 부탄올분획을 실리카겔 컬럼에 적용하고 클로로포름 및 메탄올을 이동상으로 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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