马鞭草化学成分的研究

西昌学院毕业设计1马鞭草化学成分的研究作者：孙成、李峰、李炎平、周明军指导老师：杨勇勋年级专业：（2009级应用化工技术）摘要：本论文由两部分组成，第一部分主要是对马鞭草的化学成分及药理作用作一介绍和说明；最后一部分是马鞭草的化学成分研究。为了寻找具有抗肿瘤等生理活性的环烯醚萜类化合物，我们对马鞭草进行了化学成分研究，现通过硅胶柱色谱等方法，从马鞭草中分离得一个化合物，并根据理化性质与核磁共振光谱，鉴定化合物为马鞭草苷，此化合物的分离与鉴定为下一步的新药开发奠定了坚实的基础。关键词：马鞭草化学成分环烯醚萜苷马鞭草苷Abstract：Thispaperincludestwochapters:part1isareviewoftheresearchprogressonchemicalconstituentsandbioactivityofVerbenaofficinalisL.,thelastpartisthestudyonthechemicalconstituentsfromVerbenaofficinalisL..TofindtheiridoidglucosidesconstituentswhichhavemanybioactivitiessuchasanticancerfromVerbenaofficinalisL.,weinvestigatedthechemicalconstituentsofVerbenaofficinalisL..Now,onecompoundwasisolatedFromtheVerbenaofficinalisL.bythevariouschromatographysuchassilicagelcolumn.Onthebasisofchemicalevidencesandextensivespectroscopicmethods,thestructureofthecompound1waselucidatedasverbenalin.Theisolationandidentifyofcompound1provideabasisofexploitationanewdrug.Keywords:VerbenaofficinalisLchemicalconstituentsiridoidglucosidesverbenalin西昌学院毕业设计21马鞭草研究现状1.1马鞭草概述马鞭草为马鞭草科多年生植物，又名紫顶龙牙草、燕尾草等，始载于《名医别录》[1]。马鞭草通常情况下高度为30-120厘米，主根近木质，黄白色，有多数须根；茎四棱形，多分枝；双子叶对生；其花秋夏开放，成蓝紫色。马鞭草喜肥、喜湿润、怕涝、不耐干旱，但一般的土壤均可生长。广泛分布于中国的西南、江浙、陕西等地；其在国外分布亦广泛，主产热带美洲[2]。长期以来，马鞭草在中国被作为传统中药使用，其有清热解毒、活血散瘀、利水消肿等功效；可用于治疗疟疾、白喉、流行性感冒、咳嗽等病状。中国药典2005年版一部记载马鞭草用于经闭痛经、疟疾、水肿等病；现代医学研究表明马鞭草具有消炎、止痛、止血、抗菌等作用。国外对马鞭草的研究始于20世纪初，后来研究人员相继从马鞭草中分离出了环烯醚萜类、黄酮类、甾体类等几十种化合物，并确定部分化合物有免疫活性、抗癌、镇痛等药理作用[3]。1.2马鞭草药理作用及临床应用1.2.1抗癌作用焦中秀、徐昌苏等研究者表明马鞭草醇提物对绒毛膜癌JAR细胞增值有明显抑制作用，具有抗绒癌作用，且有特异性[4]。1.2.2抗早孕作用马鞭草醇提物是孕妇忌用药物，南京医科大学一附院曾对76例停经33-42d的早孕妇女口服复方马鞭草粉剂，流产率达83.4%。张涛等发现马鞭草甲醇提起物对大鼠的妊娠率达到80%。进一步研究证明马鞭草苷、戟叶马鞭草苷和3、4二氢甲马鞭草苷均能显著增加大鼠子宫平滑肌条的收缩频率和振幅，从而更深入说明马鞭草具有抗早孕的作用[4]。1.2.3免疫调节作用刘玉琴对645例免疫性不孕者（血清抗精子抗体AsAb）、抗子宫内膜抗体（EmAb）、康卵巢抗体（AoAb）、抗心磷脂抗体（AcAb）的阳性率分别为83.1%、7.4%、4.2%、40.9%。当中的580例施以以马鞭草为主的药方进行治疗，与只服用强的松对照组65例病人对西昌学院毕业设计3比，前者的1、2、3个疗程的转阳率及总妊娠率分别比后者高出47.1%、26.7%、16.3%、46.1%，显示了确切的免疫调节作用[5]。1.2.4抗炎抗病毒作用N.E.Hernandez等发现马鞭草对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有明显的抑制活性，并表明这方面的活性与马鞭草中所含的黄酮类化合物有关。1.2.5其他作用马鞭草对哺乳动物有持久的促进乳汁分泌的作用；可促进家兔的血液凝固，对交感神经末梢小剂量兴奋，大剂量抑制；对疟原虫有抑制作用，可使疟原虫变形。此外，马鞭草和其他草药一起作为日常保健可以降血糖、血压，可以抑制饮食中放射性元素的吸收。同时，马鞭草中马鞭草苷具有多种药理活性，尤其是在神经保护方面，起作用机制更是多靶点、多环节、多途径的；因此对老年痴呆、帕金森氏病等神经衰退病变的防治具有很大的应用价值[6]。1.3马鞭草化学成分研究现状1.3.1三萜类化合物三萜类化合物广泛存在于植物界，具有明显的生物活性，因此其是科研的热点。1986年，A.M.Makboul从马鞭草中分离出三萜类化合物熊果酸又名乌苏酸，具有广泛的生物学效应，其突出作用为抗肿瘤、对多种致癌、促癌有抵抗作用、对多种恶性肿瘤细胞也有抑制作用[7]。1.3.2甾体类化合物甾体类化合物也广泛存于植物中，目前用于治疗的已超过150种。但在马鞭草中目前研究的不多。1985年我国科学家桂承会等从马鞭草中分离出β-谷甾醇，填补了国内对马鞭草化学成分研究的空白[8]。1.3.3挥发油类化合物1996年，Jean-ClaudeChakhat通过水蒸汽蒸馏，以GC和GC-MS法从得到的马鞭草叶的总挥发油中鉴定出40多种挥发性化学成分，其主要含有柠檬烯、氧化石竹烯、斯巴醇类等[9]。1.3.4脂肪酸类化合物西昌学院毕业设计41996年，J.L.Guil等人以GC法系统研究了马鞭草中的脂肪酸的种类和数量，发现了含有丰富的C14到C24长链饱和脂肪酸以及相同碳链长度的10种不饱和脂肪酸；同时他们通过紫外光谱法发现其含有大量草酸[10]。1.3.5糖苷类化合物1908年，L.Bourdier就从马鞭草中分离出了第一个化合物马鞭草苷。1973年HorstRimper等人从马鞭草和戟叶马鞭草中均分离出另一种重要的环烯醚萜类化合物戟叶马鞭草苷。1986年，A,M,Makboul从马鞭草中分离的到一种新骨架环烯醚萜类糖苷--桃叶珊瑚苷[11]。此外，1998年J.L.GuilGuerrero等人还研究了马鞭草的无机成分，分析结果发现其含有丰富的Mg、Ca，另外还含有大量的K、Na、无机N、无机P和微量元素Cu、Zn、Mn。1.3.5.1马鞭草糖苷类化合物研究现状实验已经证实马鞭草苷、戟叶马鞭草苷、毛蕊花苷是马鞭草水溶性成分中重要的糖苷类化合物。在生物活性方面1998年SinghB发现马鞭草苷口服给药对小鼠具有明显保护肝的作用；2001年张涛等发现马鞭草中的马鞭草苷、戟叶马鞭草苷和3、4二氢甲马鞭草苷均能显著增加大鼠子宫平滑肌条的收缩频率和振幅与马鞭草醇提物抗早孕有关[12]。在衍生物合成方面，1962年G.Buchi等在确定其立体化学结构时做过催化氢化等反应；1980年前后S.Damtoft对其生物合成进行了研究。波兰Milkowska-Leyck.K等总结了环烯醚萜类化合物涉及到了14个化合物的生物活性，包括抗细菌、抗真菌、抗过滤性病原体、抗炎、止痛、抗肿瘤以及治疗风湿等[13]。即便如此，马鞭草化学成分的研究还是处于初级和发展阶段。如今在人们生活水平提高的同时，各种患高血脂、动脉硬化等病人的数量亦不断上升，人们对药物的需求量也不断增大。马鞭草以其丰富的资源、较低的价格、较强的药理作用赢得了研究者们的亲睐，再加之各种科学技术的发展，为马鞭草的研究提供了技术的可能性，马鞭草化学成分的研究引起了一轮热潮。本次我们决定选择马鞭草水溶性成分进行提取分离。查文献资料可知，其水溶性成分主要为环烯醚萜类化合物，是马鞭草中重要的活性物质之一，含量较高，相对容易提取；其次据研究发现环烯醚萜化合物是一些植物体内自身的防御性物质，具有抗癌、免疫调节等广泛生物活性，我们认为其含有治疗癌症、抗肿瘤的有效成分[14]。西昌学院毕业设计52马鞭草化学成分的研究2.1提取分离原理解析2.1.1提取分离方法的选择从药材中提取天然活性成分的方法有溶剂法、水蒸汽蒸馏法及升华法等。后两种方法的应用十分有限，大多数情况下是采用溶剂法。溶剂法系选择适当溶剂将中草药中的化学成分从药材中提取出来，是根据“相似相溶”这一原理进行的。植物成分中萜类、甾体类等脂环类及芳香类化合物因极性极小，易溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂中；而糖苷、氨基酸类等成分则极性较大，易容于水和含水醇中。此次我们将分离马鞭草中的环烯醚萜类化合物，所以应选择极性较大的溶剂进行提取。查文献可知，水、甲醇、乙醇等都是马鞭草的良好溶剂[15]。为了考虑到分离化合物的多样性和实验方便，我们选择95%的乙醇作溶剂，因为水对非极性化合物溶解不好，不利于多样性的选择；甲醇有巨毒，不利于实验操作，同时不利于投入中式和生产；而乙醇对极性和非极性化合物都有较好的溶解性，又没有巨毒。此外，考虑到马鞭草有效成分可能不稳定，和实验条件的限制，我们采用溶剂法中的渗渍法在常温常压下提取其化学物质。2.1.2大孔树脂柱色谱的选择大孔树脂吸附柱是利用分子间范德华力和氢键的相互作用力而工作的，大孔树脂是吸附性和分子筛选原理相结合的分离材料。根据吸附作用的强弱选用不同的洗脱液或不同浓度的同一溶剂，常见洗脱液有：甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。对非极性大孔树脂，洗脱液极性越小，洗脱能力越强；对于中等极性的大孔树脂和极性较大的化合物来说，则选用极性较大的洗脱液为宜。大孔树脂现在已被广泛应用于天然化合物的分离和富集工作中，如苷与糖类的分离、生物碱的制备，在多糖、黄酮、三萜类化合物的分离方面都有很好的实例。大孔树脂对糖类吸附能力很差，对色素的吸附能力很强。利用大孔树脂的多孔结构和选择性吸附功能可提取分离中药中的精致部位或有效成分，最大限度的去粗取精；目前这项技术已广泛运用于各类中药有效成分提取及中药复方的现代化研究中[16]。我们选择大孔树脂吸附柱分别用浓度为10%、20%、30%、40%、95%的乙醇作冲洗液，以出去酚类、鞣质类、黄酮类等杂质。2.1.3硅胶柱的选择西昌学院毕业设计6在天然有机化合物分离和精制过程中，吸附现象利用的十分广泛。其中以固-液吸附用的最多，并有物理吸附、化学吸附及半化学吸附之分。其中硅胶、氧化铝为吸附剂进行的吸附色谱属于物理吸附，实际工作中最常用。使用过程中吸附剂目粒大小、装柱溶剂、洗脱剂的选择要根据实际需要而确定[16]。本次我们选择硅胶吸附柱色谱，用蒸馏水装柱，分别用体积比为10：1、10:2、10:3的氯仿-甲醇作洗脱液。2.1.4薄层色谱的选择薄层色谱分离是色谱法的一种，是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术。它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，一方面适用于少量（几到几微克）样品的分离；另一方面在制作薄层板时，把吸附层加大加厚，又可以用样精制样品，此法特别适用于挥发性较小或较高温度下易发生变化而又不能用气相色谱分离的物质。此外，薄层色谱还可用来跟踪有机反应及进行柱色谱之前的一种预试。我们将利用薄层色谱的这些优点对马鞭草水溶液成分进行最后分离。2.2提取分离药品和仪器据文献报道，在研究马鞭草化学成分时，一般选择马鞭草全草（地上部分）作为研究对象。本次我们将其根部和地上部分一起提取分离，以期获得不同结果。还需要药品：95%乙醇、石油醚、乙酸乙酯、甲醇、丙酮、氯仿、大孔树脂、硅胶粉等。仪器：旋转蒸发皿（型号：RE-5205.上海亚荣生化仪器厂)、真空