毛華菊中1個新的愈創木內酯類化合物

張洪權，王艷麗，董馨語，向 濤，周巧巧, 2，朱世明, 2，熊校勤，張 蕾, 2，鄭 平, 2*，劉 杰

毛華菊中1個新的愈創木內酯類化合物

張洪權1, 2, 3，王艷麗1，董馨語1，向 濤1，周巧巧1, 2，朱世明1, 2，熊校勤1, 2, 3，張 蕾1, 2，鄭 平1, 2*，劉 杰4

1. 湖北第二師范學院化學與生命科學學院，湖北 武漢 430205 2. 植物抗癌活性物質提純與應用湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430205 3. 鄂東藥用植物資源開發與利用研究中心，湖北 武漢 430205 4. 武漢恒和達生物醫藥有限公司，湖北 武漢 430056

研究毛華菊的化學成分及體外腫瘤細胞毒活性。采用溶劑提取法、Diaion HP-20柱色譜、Sephadex LH-20葡聚糖凝膠柱色譜、硅膠柱色譜及制備高效液相色譜等色譜方法，對毛華菊氯仿部位的化學成分進行分離純化，并利用現代波譜技術對已分離得到的化合物進行結構鑒定。MTT法測定各化合物體外對人肝癌HepG2細胞增殖的抑制活性。從毛華菊的氯仿部位分離得到3個化合物，分別鑒定為(1,5,6,7,8,10)-8-乙酰氧基-愈創木- 3,11(13)-二烯-2-酮-12,6-內酯（1）、(1,5,6,7,8,10,11)-8-乙酰氧基-愈創木-3-烯-2-酮-12,6-內酯（2）和2α-(2′,4′- hexadiynoyl)-1,6-dioxaspiro [4,5]-deca-3-ene（3）。化合物2為1個新的愈創木內酯，命名為毛華菊內酯A，其對HepG2細胞增殖沒有明顯的抑制作用；化合物1的氫譜全譜、碳譜以及絕對構型為首次報道，它對HepG2細胞具有較強的體外抑制作用，半數抑制濃度（median inhibition concentration，IC50）值為（5.95±0.19）μmol/L；化合物3為首次從毛華菊中分離得到。

毛華菊；愈創木內酯；腫瘤細胞毒活性；(1,5,6,7,8,10)-8-乙酰氧基-愈創木- 3,11(13)-二烯-2-酮-12,6-內酯；毛華菊內酯A

毛華菊(Hemsley) Stapf為菊科（Compositae）菊屬(DC.) Des Moul.植物，生長于河南、湖北、安徽等地海拔340～1500 m低山山坡及丘陵地[1]，其花入藥或代茶飲，具有清熱解毒的功效[2]。毛華菊是參與菊花起源的重要近緣種[3]，菊花作為我國傳統的一味中藥材，具有散風清熱、平肝明目、清熱解毒的作用[4]，其主要的藥效成分為黃酮、揮發油和苯丙素類化合物等，現代藥理研究表明，菊花具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗腫瘤和保護肝臟等功效[5]，但是關于菊花起源的重要近緣種毛華菊的化學成分及藥理活性特別是抗腫瘤活性鮮有文獻報道。毛華菊甲醇提取物具有抑菌活性[6]，水提物具有抗氧化活性[7]。本課題組已經從毛華菊中分離得到了6個倍半萜內酯類化合物，其中4個為新的愈創木內酯衍生物[8]；另外還分離得到了包括2個聚炔類化合物、3個黃酮類化合物在內的6個已知化合物[9]。為了進一步闡明毛華菊的化學成分，尋找結構新穎的具有抗腫瘤活性的天然產物，本課題組繼續對采自湖北省大別山的毛華菊化學成分進行研究，從其氯仿部位分離得到3個倍半萜內酯類化合物：(1,5,6,7, 8,10)-8-乙酰氧基-愈創木-3,11(13)-二烯-2-酮- 12,6-內酯[(1,5,6,7,8,10)-2--8-acetoxy- guaia-3,11(13)-dien-12,6-olide，1]、(1,5,6,7,8, 10,11)-8-乙酰氧基-愈創木-3-烯-2-酮-12,6-內酯[(1,5,6,7,8,10,11)-2--8-acetoxy-guaia-3-en- 12,6-olide，2]、2α-(2′,4′-hexadiynoyl)-1,6-dioxaspiro [4,5]-deca-3-ene（3）。其中化合物2為1個新的愈創木內酯，命名為毛華菊內酯A；結構見圖1。活性篩選顯示，化合物1對人肝癌HepG2細胞增殖具有顯著的抑制作用，半數抑制濃度（median inhibition concentration，IC50）值為（5.95±0.19）μmol/L。

1 儀器與材料

AV-400 MHz、AV-600 MHz型超導核磁共振儀（德國Bruker公司）；SolariX 7.0T型高分辨傅里葉變換質譜儀（德國Bruker公司）；Nicolet iS50R型傅里葉變換紅外光譜儀（美國Thermo Scientific公司）；Autopol Ⅳ旋光儀（美國Rudolph公司）；UV-5200PC型紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）；X-6精密顯微熔點測定儀（北京亞力恩機電技術研究所）；2535型制備型高效液相色譜儀（美國Waters公司）；制備高效液相色譜柱XBridgeTMPrep C18柱（250 mm×19 mm，5 μm，美國Waters公司）；Milli-Q Integral 5型純水儀（德國Merck Millipore公司）；R-210型旋轉蒸發儀（瑞士Büchi公司）；miVac Quattro真空離心濃縮儀（英國GeneVac公司）。氘代試劑：CDCl3（美國CIL公司）；色譜純甲醇（美國Thermo Fisher Scientific公司）；色譜純四氫呋喃（上海星可高純溶劑有限公司）；Sephadex LH-20葡聚糖凝膠（瑞典GE公司）；Diaion HP-20型大孔吸附樹脂（日本三菱公司）；200～300目硅膠（青島海洋化工廠）；氯仿和甲醇等均為國產分析純試劑（湖北欣申試化工科技有限公司）。

圖1 化合物1和2的化學結構

毛華菊于2017年7月采自于湖北省英山縣李家寨（N 31°1'5.29″；E 116°2'1.67″），由湖北第二師范學院化學與生命科學學院戴月副教授鑒定為菊科菊屬植物毛華菊(Hemsley) Stapf，原植物標本（20170725）現存于湖北第二師范學院化學與生命科學學院植物標本室。

2 提取與分離

毛華菊干燥全草4.0 kg，粉碎，95%乙醇（20 L）室溫下滲漉提取，合并提取液，減壓濃縮得總浸膏約1000 g，加水混懸，依次用石油醚、氯仿、醋酸乙酯、正丁醇萃取，得石油醚部位85 g、氯仿部位134 g、醋酸乙酯部位82 g，正丁醇部位158 g。氯仿部位上Diaion HP-20大孔樹脂柱，依次用水及20%、40%、60%、80%、90%、100%甲醇-水體系洗脫，將以上各洗脫液濃縮。Diaion HP-20 80%甲醇洗脫部分（25.33 g）進行正相硅膠柱色譜，用石油醚-醋酸乙酯（體積比100∶0、10∶1、5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶3、0∶1）梯度洗脫，薄層色譜（TLC）檢測合并，得到21個組分（記作Fr. 1～21）。將Fr. 10（1.004 g）經葡聚糖凝膠LH-20柱，用石油醚-二氯甲烷-甲醇（4∶5∶1）洗脫，得到2個組分，Fr. a-1和Fr. a-2。Fr. a-1 （314.1 mg）經制備高效液相（甲醇-四氫呋喃-水5∶5∶90，體積流量17.0 mL/min）得到化合物1（3.2 mg，R＝76.0 min）、2（9.8 mg，R＝60.0 min）。Diaion HP-20 100%甲醇洗脫部分經MCI樹脂柱色譜，以水-乙醇體系梯度洗脫，其中80%乙醇洗脫流份經反復硅膠柱色譜和制備型高效液相（prep HPLC）等色譜技術分離純化，得到化合物3（2.8 mg）。

3 結構鑒定

化合物1：白色針狀晶體（正己烷-二氯甲烷），易溶于氯仿，mp 170～172 ℃。[α]20 D＋446.33 (0.10, CHCl3)；(nm): 242 (2.37), 308 (2.10)。(cm?1): 2922, 1764, 1748, 1693, 1616, 1228, 1153, 1031, 959；HR-ESI-MS顯示分子式為C17H20O5（計算值C17H20NaO5[M＋Na]+327.120 29，測量值為327.120 17），不飽和度為8。13C-NMR和DEPT譜顯示，該化合物結構中含有17個碳信號，包括3個CH3、2個CH2、7個CH和5個C（表1）。IR光譜中顯示出-內酯（1764 cm?1）、α, β-不飽和羰基（1693 cm?1）和雙鍵（1616 cm?1）的特征信號[10]。1H-NMR譜中顯示的2個二重峰信號[H6.35 (1H, d,= 3.4 Hz)] 和[H5.84 (1H, d,= 3.4 Hz)] 是α-亞甲基--倍半萜內酯環外亞甲基氫的特征吸收峰[11]。1H-NMR譜還顯示有1個二重峰甲基氫[H0.95 (3H, d,= 7.6 Hz)]、1個乙烯基甲基氫[H2.32 (3H, brs)] 和1個烯氫[H6.08 (1H, brs)] 信號。1H-1H COSY譜中相關信號顯示[H2.77 (1H, dd,= 7.2, 4.0 Hz, H-1),H3.16～3.20 (1H, m, H-5),H4.37 (1H, dd,= 10.8, 9.2 Hz, H-6),H3.08～3.14 (1H, m, H-7),H5.14 (1H, td,= 10.0, 4.4 Hz, H-8),H1.72 (1H, ddd,= 14.0, 9.6, 2.4 Hz, H-9α),H2.57～2.65 (1H, m, H-10),H0.95 (3H, d,= 7.6 Hz, H-14)] 偶合體系（圖2）。HMBC圖譜中顯示下列遠程相關信號：H6.35 (H-13) 和C135.4 (C-11), 49.0 (C-7), 169.0 (C-12)；H1.72 (H-9α) 和C16.7 (C-14), 71.7 (C-8)；H2.27 (H-9β) 和C49.0 (C-7), 71.7 (C-8), 53.3 (C-1), 30.7 (C-10)；H3.16～3.20 (H-5) 和C78.3 (C-6), 178.3 (C-4)。這些相關信號表明化合物1為愈創木烷型的倍半萜骨架。H6.08 (H-3) 和C52.4 (C-5), 207.9 (C-2) 之間的遠程相關信號表明該化合物為具有3-烯-2-酮結構的愈創木內酯[12]。化合物1的結構中有1個乙酰基片段[H2.14 (s, 3H)；C21.2, 169.6]，在HMBC譜中，H5.14 (H-8) 與乙酰基羰基碳C169.6 (C-16) 有相關信號，且C-8出現在低場區(C71.7)，推測C-8與乙酰基通過氧原子相連成酯。這樣，化合物1的平面結構確定為8-乙酰氧基-愈創木-3,11(13)-二烯-2-酮-12,6-內酯。

表1 化合物1和2的1H-NMR 和13C-NMR數據(400/100 MHz, CDCl3)

圖2 化合物1和2的關鍵1H-1H COSY和HMBC相關

化合物1的相對構型可以通過NOESY譜（圖3）進行確認。在化合物1的NOESY譜中，H3-14與H-6和H-8有相關信號，H-7與H-5、H-5和H-1、H-1和H-10有相關信號，因此H3-14和H-6、H-8在同一側，H-7、H-1、H-5和H-10在另一側。由于在天然愈創木內酯類化合物中，H-7為α構型[10,13-14]，因此H-1、H-5和H-10為α構型，H-6和H-8為β構型。因此，確認化合物1為8α-乙酰氧基-愈創木- 3,11(13)-二烯-1α,5α,6β,7α,10α氫-2-酮-12,6α-內酯，化合物1的絕對構型是通過X-ray單晶衍射（圖4）來確定的，最終，化合物1鑒定為(1,5,6, 7,8,10)-8-乙酰氧基-愈創木-3,11(13)-二烯-2-酮- 12,6-內酯。經Scifinder檢索，化合物1的結構有文獻報道[15-17]，但是查閱原始文獻后發現：文獻報道的物質montanone結構為11,15-dihydroxy- iphionan-4-one[15-16]，與本實驗的化合物1的結構完全不一樣；另外，文獻報道[17]的化合物montanone其平面結構與本實驗的化合物1的平面結構相同，但是文獻只報道了部分手性碳原子的相對構型[17]，化合物1的氫譜全譜、碳譜以及絕對構型為本研究首次報道。

化合物1的X-射線單晶衍射數據：在正己烷-二氯甲烷（10∶1）中獲得晶體，從中選取一外形大小為0.4 mm×0.14 mm×0.1 mm的單晶用于X-射線衍射實驗，在XtaLAB AFC12 (RINC): Kappa single衍射儀上采用Cu Kα射線(＝0.154 184 nm) 在3.709°≤≤73.510°進行掃描，在100.00 (10) K下共收集到15 615個反射點，其中3006個為獨立可觀察反射[I≥2(I)]，(int)＝0.024 1，(sigma)＝0.014 7。化合物1屬正交晶系，空間群為P212121，晶胞參數：＝0.651 852 (4) nm,＝0.971 526 (5) nm,＝2.384 303 (13) nm, α＝90°, β＝90°, γ＝90°,＝1.509 957 (14) nm3；＝4,calcd＝1.339 g/cm3,(Cu K)＝0.811 mm?1,(000)＝648.0。晶體結構采用Olex2[18]軟件，SHELXT程序包[19-20]解析，用最小二乘法對結構參數進行校正，最終的偏離因子為f＝0.026 3,＝0.068 2，其最大與最小的電子密度峰的高度分別為190、?150 e nm?3，flack參數為0.02 (4)，Hooft參數為0.03 (3) 。

圖3 化合物1和2的關鍵NOESY相關

圖4 化合物1和2的晶體結構

化合物2：白色針狀晶體（正己烷-二氯甲烷），易溶于氯仿，mp 217～219 ℃。[α]20 D＋320.67 (0.10, CHCl3)；(nm): 239 (2.72), 301 (1.97)。(cm?1): 2937, 1775, 1736, 1699, 1618, 1245, 1028, 1006, 962；HR-ESI-MS顯示分子式為C17H22O5（計算值C17H22NaO5[M＋Na]+329.135 94，測量值為329.135 77），不飽和度為7。通過對比發現，化合物2和1結構類似，后者僅比前者少了2個氫原子，不飽和度減少了1；化合物2比1多了1個甲基氫[H1.35 (d,= 7.2 Hz, 3H)] 和1個次甲基氫[H2.13～2.18 (1H, m)] 信號，少了2個烯氫信號[H6.35 (d,= 3.4 Hz, 1H), 5.84 (d,= 3.4 Hz, 1H)]，這2個烯氫二重峰信號是α-亞甲基--倍半萜內酯環外亞甲基氫的特征吸收峰[11]；另外，化合物2比化合物1多了1個甲基碳(C16.0) 和1個次甲基碳(C54.7) 信號，少了2個烯碳(C124.9, 135.4) 信號，其中1個烯碳(C135.4) 為季碳信號。通過以上分析，推斷化合物2為化合物1的11、13位碳氫化的代謝產物，HMBC譜中（圖2）顯示H3-13同C-7/C-11/C-12相關可以進一步證實這個推斷。這樣，化合物2的平面結構確定為8-乙酰氧基-愈創木-3-烯-2-酮-12,6-內酯。化合物2的相對構型可以通過NOESY譜（圖3）進行確認。天然愈創木內酯類化合物中，H-7為α構型[10,13-14]，在NOESY譜中，H-7和H3-13有相關信號，H-11和H-8，H-8和H-6、H3-14有相關信號，因此H-11、H-8、H-6和H3-14在同一側，均為β構型；H-10和H-1，H-1和H-5有相關信號，因此H-10、H-1和H-5在同一側，均為α-構型。因此，化合物2確認為8α-乙酰氧基-愈創木-3-烯-1α,5α,6β,7α,8β,10α,11β氫-2-酮- 12,6α-內酯。化合物2的絕對構型是通過X-ray單晶衍射（圖4）來確定的，最終，化合物2鑒定為(1,5,6,7,8,10,11)-8-乙酰氧基-愈創木-3-烯- 2-酮-12,6-內酯，經Scifinder檢索，為1個新的愈創木型倍半萜內酯類化合物，命名為毛華菊內酯A。NMR數據見表1。

化合物2的X射線單晶衍射數據：在正己烷-二氯甲烷（10∶1）中獲得晶體，從中選取一外形大小為0.4 mm×0.18 mm×0.14 mm的單晶用于X-射線衍射實驗，在XtaLAB AFC12 (RINC): Kappa single衍射儀上采用Cu K射線(＝0.154 184 nm) 在6.51°≤2≤147.98°進行掃描，在100.00 (10) K下共收集到57 937個反射點，其中9411個為獨立可觀察反射[I≥2(I)]，(int)＝0.045 3，(sigma)＝0.020 8。化合物1屬單斜晶系，空間群為P21，晶胞參數：＝1.364 468 (7) nm,＝0.711 407 (4) nm,＝2.471 512 (13) nm, α＝90°, β＝95.708 4 (5)°, γ＝90°,＝2.387 18 (2) nm3；＝2,calcd＝1.279 g/cm3,(Cu K)＝0.770 mm?1,(000)＝984.0。晶體結構采用Olex2[18]軟件，SHELXT程序包[19-20]解析，用最小二乘法對結構參數進行校正，最終的偏離因子為f＝0.034 4,＝0.079 8，其最大與最小的電子密度峰的高度分別為200，?150 e nm?3，flack參數為?0.01 (6)，Hooft參數為0.03 (3)。

化合物3：白色粉末，1H-NMR (600 MHz, CDCl3): 6.20 (2H, dd,= 19.2, 5.4 Hz, H-6, 7), 4.61 (1H, brs, H-8), 4.12 (1H, ddd,= 11.9, 11.9, 2.9 Hz, H-1a), 3.84 (1H, dd,= 11.4, 4.2 Hz, H-1b), 2.01 (3H, s, H-14), 1.79～1.82 (2H, m, H-4), 1.65～1.73 (4H, m, H-2, 3)；13C-NMR (150 MHz, CDCl3): 64.3 (C-1), 24.4 (C-2), 19.1 (C-3), 32.5 (C-4), 112.9 (C-5), 137.9 (C-6), 126.7 (C-7), 78.6 (C-8), 168.0 (C-9), 80.5 (C-10), 65.1 (C-11), 78.7 (C-12), 70.8 (C-13), 4.8 (C-14)。以上數據與文獻報道一致[21]，故鑒定化合物3為2α-(2′,4′-hexadiynoyl)-1,6-dioxaspiro [4,5]- deca-3-ene。

4 生物活性測試

采用MTT法[22-23]測試化合物1和2對HepG2細胞增殖的影響，并以順鉑作為陽性對照。結果顯示，化合物1對HepG2細胞增殖具有顯著的抑制作用，IC50值為（5.95±0.19）μmol/L，陽性對照順鉑IC50值為（6.31±0.33）μmol/L；化合物2對抑制HepG2細胞的增殖沒有明顯作用。

5 討論

本研究采用多種色譜分離技術及天然產物結構鑒定方法，從毛華菊中分離得到3個愈創木烷型倍半萜內酯，化合物2為新化合物，命名為毛華菊內酯A；化合物1對于HepG2細胞株具有較強的體外抑制作用。關于12,6-愈創木內酯衍生物對于肝癌細胞株的細胞毒活性鮮有文獻報道[24]，本實驗結果豐富了12,6-愈創木內酯衍生物的活性研究，并且為進一步開發利用毛華菊提供了基礎理論依據。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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One new guaianolide from

ZHANG Hong-quan1, 2, 3, WANG Yan-li1, DONG Xin-yu1, XIANG Tao1, ZHOU Qiao-qiao1, 2, ZHU Shi-ming1, 2, XIONG Xiao-qin1, 2, 3, ZHANG Lei1, 2, ZHENG Ping1, 2,LIU Jie4

1. Department of Chemistry and Life Science, Hubei University of Education, Wuhan 430205, China 2. Hubei Key Laboratory of Purification and Application of Plant Anti-cancer Active Ingredients, Wuhan 430205, China 3. Research Center for Development and Utilization of Medicinal Plants in Eastern Hubei Province, Wuhan 430205, China 4. Wuhan HengHeDa Bio-Pharmaceutical Co., Led., Wuhan 430056, China

To investigate the chemical constituents fromand their anti-tumor activities.The chemical constituents fromwere isolated and purified by solvent extraction, Diaion HP-20, Sephadex LH-20, Silica gel and preparative high performance liquid chromatography. Their structures were elucidated based on their spectroscopic data. The antitumor activities of the isolated compounds were evaluated by using MTT assay.Three compounds were isolated from chloroform extract ofand identified as (1,5,6,7,8,10)-2--8- acetoxy-guaia-3,11(13)-dien-12,6-olide (1), (1,5,6,7,8,10,11)-2--8-acetoxy-guaia-3-en-12,6-olide (2) and 2α-(2′,4′- hexadiynoyl)-1,6-dioxaspiro [4,5]-deca-3-ene (3).Compound 2 is a new guaianolide named as vestitlactone A which had no significant inhibitory effect on the HepG2 cell proliferation; compound 1 exhibited inhibitory activity against HepG2 cell line with IC50value of (5.95 ± 0.19) μmol/Land compound 3 was isolated from this plant for the first time.

(Hemsley)Stapf; guaianolide; cytotoxic activity; (1,5,6,7,8,10)-2--8-acetoxy-guaia- 3,11(13)-dien-12,6-olide;vestitlactone A

R284.1

A

0253 - 2670(2022)15 - 4611 - 06

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.15.003

2021-12-17

國家自然科學基金項目（81903115）；湖北省教育廳科學技術研究項目（B2017202，B2019183）；湖北省大學生創新創業訓練計劃項目（S202114099008）；湖北第二師范學院橫向科研項目（ESHX20210195）；湖北第二師范學院教學研究項目（X2021003）

張洪權，男，碩士，副教授，從事中藥活性成分研究。E-mail: orgzhq@163.com

通信作者：鄭 平，男，教授，從事中藥活性成分研究。E-mail: 727710500@qq.com

[責任編輯 王文倩]