黃花棘豆生物堿成分研究

譚承建，劉麗娜，湯洪敏，石本鈺，冉堅強，趙寶玉

1 貴州民族大學化學與環境科學學院，貴陽 550025;2貴陽醫學院生物與工程學院，貴陽 550004;3 西北農林科技大學動物醫學院，楊凌 712100

黃花棘豆(Oxytropis ochrocephala Bunge)，俗名馬絆腸，是豆科棘豆屬多年生草本植物［1］，為危害我國天然草原畜牧業的一種重要毒害草，主要分布在我國青海、寧夏、甘肅、四川、西藏等省區的的天然草場，覆蓋面積多達200 余萬畝。本地馬、牛、綿羊、山羊等牲畜對黃花棘豆有一定的辨識能力，一般不會采食，但在可食牧草缺乏的地方或季節，牲畜被迫采食黃花棘豆而引起中毒發生，嚴重者導致死亡，危害當地草原畜牧業［2］。

對于黃花棘豆化學成分的研究，已經發現有黃酮、三萜、生物堿類成分［3，4］，對其毒性部位-生物堿的研究最為活躍。前人已經分離出以苦馬豆素為代表的吲哚里西啶生物堿［5］，和臭豆堿、黃華堿、羽扇豆堿和鷹爪豆堿4 個喹諾里西啶生物堿［6］。喹諾里西啶生物堿是豆科植物廣泛存在的一類代謝產物，具有重要的化學生態學功能。此外，研究報道該類生物堿具有諸如平喘、抗心律失常、抗潰瘍、抗病毒、抗炎、抗菌等藥理活性［7］，作為其重要代表的氧化苦參堿，已經被用于乙肝病毒的臨床治療［8］。黃花棘豆在天然退化草原生長旺盛，資源豐富。因此，在不破壞草原生態的前提下，開展黃花棘豆生物堿成分的研究，為其資源合理利用奠定基礎就具有重要意義。本試驗對黃花棘豆生物堿成分進行了系統的研究，從中分離到8 個生物堿成分，分別鑒定為:槐定堿(Sophoridine，1)、槐胺(Sophoramine，2)、異槐定堿(Isosophoridine，3)、苦參堿(Matrine，4)、7，11-去氫苦參堿(7，11-Dehydromatrine，5)、槐果堿(Sophocarpine，6)、羽扇豆堿(Lupanine，7)和苦馬豆素(Swainsonine，8)。

1 儀器與材料

Bruker AM-400 型核磁共振儀，Finnigan MAT 90型質譜儀，Agilent 1100 型高效液相色譜儀(DAD 檢測器)，柱色譜硅膠(200～300、300～400 目)及薄層板GF254均為青島海洋化工廠生產，Sephadex LH-20為Amersham Biosciences 公司產品。

黃花棘豆植物樣品，2012 年8 月采自青海省湟中縣，由青海大學莫重輝教授鑒定為黃花棘豆(Oxytropis ochrocephala Bunge)，憑證標本(ZhaoBY-201203)，保存于西北農林科技大學動物醫學院有毒植物研究所。

2 提取與分離

黃花棘豆全株10 kg，粉碎后用95%乙醇40 L熱回流提取3 次，每次2 h，提取液減壓濃縮后得到浸膏2 kg。捻溶于6 L 沸水中，用2 mol/L HCl 溶液調節水溶液pH1～3，氯仿萃取3 次，每次7 L。酸水液再用2 mol/L NaOH 的溶液調節至pH10～11，用氯仿萃取3 次，每次8 L?；厥章确碌玫娇偵飰A50 g。總生物堿用硅膠柱層析進行粗分，氯仿-甲醇系統(10∶0～0∶10)梯度洗脫，得到5 個部分(Frs.A～E)。其中Fr.B(10.6 g)經硅膠柱層析、Sephadex LH-20 分離純化得化合物1(2 g)、2(50 mg)和3(16 mg);Fr.C(9.7 g)經Sephadex LH-20，半制備HPLC分離純化得化合物4(16 mg)和5(12 mg);Fr.D(12.5 g)經Sephadex LH-20，硅膠柱層析分離得化合物6(35 mg)和7(18 mg);Fr.E(6 g)經硅膠柱層析分離，重結晶得化合物8(48 mg)。

3 結構鑒定

化合物1 無色針狀結晶(丙酮)。ESI-MS 顯示準分子離子峰為m/z 249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:3.20～3.42(3H，m，H-11，H2-17)，2.72～2.82(2H，m，H-2a，10a)，2.20(3H，m，H2-14，H-6)，2.14(2H，m，H-2b，10b)，2.00(2H，m，H-3a，5)，1.86(2H，m，H-4a，12a)，1.60～0.90(10H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:169.9(C-15)，63.2(C-6)，55.8(C-2)，55.6(C-11)，50.2(C-10)，47.4(C-17)，40.9(C-7)，32.4(C-14)，30.7(C-5)，30.1(C-12)，28.1(C-4)，23.6(C-3)，21.7(C-8)，21.4(C-9)，18.9(C-13)。以上數據與文獻報道基本一致［9］，故化合物1 鑒定為槐定堿。

化合物2 無色結晶(丙酮)。ESI-MS 顯示準分子離子峰為m/z 245［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:7.28(1H，m，H-13)，6.43(1H，d，J=8.8 Hz，H-14)，6.23(1H，d，J=7.2 Hz，H-12)，4.18(1H，dd，J=14.8，6.8 Hz，H-17a)，3.81(1H，m，H-6)，2.90(1H，t，J=12.9 Hz，H-17b)，2.80(2H，m，H-2a，H-10a)，2.32(1H，m，H-6)，2.21– 1.47(14H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:163.8(C-15)，148.0(C-11)，138.3(C-13)，116.3(C-14)，103.2(C-12)，60.3(C-6)，56.7(C-2)，56.4(C-10)，43.5(C-17)，38.4(C-7)，32.0(C-5)，27.9(C-8)，26.9(C-4)，21.1(C-9)，20.3(C-3)。碳譜數據與文獻報道基本一致［10］，故該化合物鑒定為槐胺。

化合物3 無色晶體(丙酮)。ESI-MS m/z 249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.56(1H，dd，J=11.2，4.5 Hz，H-17a)，3.03～2.93(5H，m)，2.45-1.01(18H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:170.1(C-15)，61.6(C-6)，59.8(C-11)，53.3(C-10)，46.2(C-17)，44.3(C-2)，35.7(C-5)，33.1(C-7)，32.0(C-14)，27.1(C-12)，25.8(C-8)，24.9(C-3)，22.2(C-4)，18.6(C-9)，18.2(C-13)。以上數據與文獻報道基本一致［11］，故化合物3 鑒定為異槐定堿。

化合物4:無色晶體(氯仿)。ESI-MS 顯示準分子離子峰為m/z 249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.31(1H，dd，J=12.7，4.1Hz，H-17a)，3.83(1H，m，H-11)，3.00(1H，t，J=11.7 Hz，H-17b)，2.89(2H，m，H-2a，H-10a)，2.34～2.03(7H，m)，1.95～1.35(14H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:172.9(C-15)，63.0(C-6)，58.3(C-2)，58.2(C-10)，54.7(C-11)，44.5(C-17)，42.8(C-7)，36.8(C-5)，33.4(C-14)，28.7(C-12)，28.0(C-4)，27.2(C-8)，22.1(C-3)，21.6(C-9)，19.6(C-13)。以上數據與文獻報道基本一致［12］，故化合物4 鑒定為苦參堿。

化合物5 無色針狀結晶(丙酮)。ESI-MS 顯示準分子離子峰為m/z 247［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.25(1H，m，H-17a)，3.31(1H，m，H-17b);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:170.6(C-15)，135.8(C-11)，109.0(C-7)，61.7(C-6)，58.2(C-10)，56.5(C-2)，41.6(C-17)，33.2(C-14)，33.0(C-5)，29.6(C-12)，28.0(C-4)，27.5(C-8)，25.4(C-9)，22.2(C-3)，20.8(C-13)。以上數據與文獻報道基本一致［9］，故化合物5鑒定為7，11-去氫苦參堿。

化合物6 無色晶體(乙醚)。ESI-MS 顯示準分子離子峰為m/z 247［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:6.62(1H，m，H-13)，5.65(1H，dt，J=9.0，1.9 Hz，H-14)，4.00(1H，dd，J=12.9，4.7 Hz，H-17α)，3.90(1H，m，H-11)，3.14(1H，t，J=12.9 Hz，H-17b)，2.78(2H，m，H-2a，H-10a)，2.59(1H，m，H-6)，2.31～1.47(16H，m);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:167.3(C-15)，141.4(C-13)，123.8(C-14)，64.3(C-6)，57.8(C-10)，57.5(C-2)，52.5(C-11)，42.6(C-17)，41.9(C-7)，35.6(C-5)，28.4(C-4)，28.0(C-12)，26.8(C-8)，22.0(C-3)，21.2(C-9)。以上數據與文獻報道基本一致［11］，故化合物6 鑒定為槐果堿。

化合物7 白色固體。ESI-MS 顯示準分子離子峰為249［M+H］+;1H NMR(400 MHz，CDCl3)δ:4.39(lH，dd，J=12.6，4.5 Hz，H-17b)，3.84(IH，m，H-9)，3.64(lH，m，H-11)，3.03(lH，m，H-10b)，2.98(lH，t，J=12.6 Hz，H-17a)，2.83(lH，d，J=10.3 Hz，H-2)，2.43(lH，t，J=16.9，4.4 Hz，H-14b)，2.25(lH，m，H-14a)，1.83(lH，t，J=10.3 Hz，H-10a)，1.31(lH，dd，J=12.3，4.7 Hz，H-8);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:171.3(C-15)，63.9(C-11)，60.8(C-6)，55.4(C-15)，52.9(C-17)，44.8(C-7)，46.7(C-10)，34.8(C-7)，33.6(C-12)，33.0(C-3)，32.3(C-9)，27.3(C-8)，26.7(C-5)，25.3(C-14)，24.4(C-13)，19.6(C-4)。以上數據與文獻報道基本一致［13］，故化合物7 鑒定為羽扇豆堿。

化合物8 無色針晶(甲醇)。ESI-MS 顯示準分子離子峰為m/z 174［M+H］+。1H NMR(400 MHz，C5D5N)δ:4.58(1H，dd，J=6.0，4.0 Hz，H-1)，4.42(1H，t，J=6.5 Hz，H-2)，3.24(1H，d，J=9.5 Hz，H-3a)，2.41(1H，dd，J=9.8，7.0 Hz，H-3b)，2.90(1H，d，J=10.4 Hz，H-5a)，1.87(1H，d，J=10.9 Hz，H-5b)，1.67(1H，qt，J=13.0，3.9 Hz，H-6a)，1.57(1H，dt，J=12.5，4.0，H-6b)，1.49(1H，qd，J=12.1，3.6 Hz，H-7a)，2.25(1H，dd，J=12.8，3.5 Hz，H-7b)，4.40(1H，dd，J=9.9，4.6 Hz，H-8)，1.99(1H，dd，J=8.0，4.5 Hz，H-8a);13C NMR(100 MHz，CDCl3)δ:75.5(C-8a)，70.6(C-1)，69.5(C-2)，66.7(C-8)，63.3(C-3)，52.4(C-5)，34.8(C-7)，24.7(C-6)。以上數據與文獻報道基本一致［14］，故化合物8 鑒定為苦馬豆素。

4 討論

前人從黃花棘豆中分離得到臭豆堿、黃華堿、羽扇豆堿、鷹爪豆堿和苦馬豆素5 個生物堿［5，6］，而本次試驗從青海采集的黃花棘豆也分離到羽扇豆堿和苦馬豆素。除此之外，還得到了6 個苦參堿類似物，為第一次從黃花棘豆中發現這一系列生物堿。從生源角度上講，羽扇豆型和苦參堿型生物堿生物合成前體都為賴氨酸，只是成環過程中稠合方式不一樣［15，16］，由此，也不難理解兩種骨架類型的喹諾里西啶生物堿共存于黃花棘豆植株之中。

苦參堿及其類似物的應用由來已久，不僅作為醫藥用途如“復方苦參注射液”，也用作生物農藥如“苦參堿水劑”等，其主要源于從豆科槐屬植物苦參(Sophora flavescens Ait)中分離提取。本次研究證實棘豆屬植物黃花棘豆也含有苦參堿類似物，具有重要的藥用資源學意義。研究資料表明，從該植物中分離得到的另外一種吲哚里西啶生物堿-苦馬豆素是強的α-甘露糖酶抑制劑，具有抗癌和免疫增強等生物活性［17］，并作為一個抗腫瘤候選藥物進入到臨床實驗［18］。此外，以槐定堿(2 g)為先導化合物，我們成功得到一個具有顯著抗癌活性的化學分子(數據待發表)。以上的研究結果為草原有毒植物-黃花棘豆的有效利用奠定了良好的基礎。近年來，由于過度放牧、亂采亂挖、氣候等人為和自然因素，導致天然草原生態環境和生物多樣性破壞嚴重，黃花棘豆大量生長，許多地方已經成為優勢種群。如果能在不破壞當地生態環境的前提下進行合理、適度的利用與開發，不僅能促進人類健康，還可加速當地經濟發展。

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