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无花果为桑科榕属Moraceae Ficus植物无花果Ficus carica L. 的果实,又名映日果、文先果、奶浆果等。无花果果实为浆果,具有很高的营养价值和药用价值[1]。无花果具有药食两用的价值,在我国早有记载。《本草纲目》中称“无花果治五痔、利咽喉、消肿痛、解疮毒”[2]。《中药大辞典》记载,无花果主治消化不良、大便秘结、痔疮、脱肛、疮疖、咽喉疼痛及阴虚肺热咳嗽等病症[2-3]。无花果在我国民间具药食同源食品功效,尤其是它的医疗保健价值越来越受到重视。
大量研究表明,无花果作为一种古老的特殊生态天然植物和营养价值较高的果品,其含有多种不同生物活性成分,主要报道有苹果酸、草酸、延胡索酸、琥珀酸、丙二酸、吡咯烷羧酸、莽草酸、奎宁酸、甘油酸等酸类成分,还有植物类黄酮、芸香苷酮糖、醛糖、树酯[2]以及芳香成分的苯甲醛、呋喃香豆素内酯、补骨脂素、佛手柑内酯等[4-8]抑癌功效成分。另外无花果含有的有机硒具有强身健体、提高免疫力及防癌抗癌等作用[9-11]。然而,目前缺乏对无花果应用物质基础分类的深入研究。本实验对无花果果实化学成分进行研究,从其醋酸乙酯提取物中分离得到3个新化合物(图1),分别鉴定为4-羟基-6-甲酰氧基-8α-甲氧基-喹啉-2-酮(4-hydroxyl-6-formyl-8α-methoxyl-quinoline-2-one,1)、5′β,6′α-(双二乙基)-5β,6β-环氧己烷基-环戊酐基-[2,2,1]-2α,3β-环庚烷(5′β,6′α-[(di-ethyl)-5β,6β-cyclohexyl]-epoxyhexyl, cyclo-pentanhydride-[2,2,1]-2α,3β-cycloheptane,2)和 5′β,6′β-[双-(11-甲基丁基, 11′-甲基丁基)-9,9′]环- 8,8′-己二烯基-5α,6α-环氧环己烷基-环戊酐基- [2,2,2,1]-2β,3α-环庚烷(5′β,6′β-[di-(11-methylbutyl, 11′- methylbutyl)-9,9′]-cyclo-8′-hexadiene-5α,6α-epoxyhexyl, cyclo-pentanhydride-[2,2,2,1]-2β,3α-cycloheptane,3)。命名为无花果果素K-1、无花果果素G-1和无花果果素G-2,为无花果药食同源重要功能提供依据。

高效液相-离子阱-飞行时间质谱仪(日本岛津公司);Avance 400MHz超导核磁共振仪(瑞士Bruker公司);Nicolet iS5傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪(美国Thermo Fisher公司);UV-2401紫外光谱仪(日本岛津公司);元素分析仪(JSX-3400R型ELEMENT ANALYZER能量色散型荧光X射线分析仪,日本电子株式会社);Waters 600半制备反相高效液相色谱仪(美国Waters公司),LH-20凝胶填料(日本三菱公司);薄层色谱硅胶GF254和柱色谱用硅胶80~100、200~300目(青岛海洋化工厂);其他试剂均为分析纯。
无花果果实于2017年9月采自郑州市汇川农业科技有限公司无花果基地,由河南农业大学农学院侯高致明教授鉴定为桑科榕属无花果Ficus carica L. 布兰瑞克品种的风干果实,为南京农业科学院培育的已在我国推广的优良品种之一。样品标本(GS-WHG-201709)存放于河南科技大学伏牛山药用植物标本馆内。
取冻干后的无花果果实切片7.0 kg,用70%乙醇超声辅助提取3次,每次5 h,滤过滤渣,合并提取液,室温下静置48 h除去不溶物,提取液减压浓缩后得总浸膏1 256 g。将总浸膏混悬于适量水中,在−4 ℃条件下静置12 h,滤过后清液用醋酸乙酯进行萃取,得到醋酸乙酯提取物136 g,经硅胶柱色谱,石油醚-醋酸乙酯(15∶1、13∶1、10∶1、8∶2、6∶4、1∶1、4∶6、2∶8、0∶10)梯度洗脱,得到8个洗脱部位(A~H)。取B部位20 g,经硅胶柱色谱分离,环己烷-醋酸乙酯(10∶1、8∶2、6∶4、1∶1、4∶6、2∶8、0∶10)梯度洗脱后合并得到6个组分(Fr. i.1~6)。取Fr. i.2 组分6.0 g,经硅胶柱色谱,氯仿-甲醇(9∶1、7∶1、7∶3、5∶4、1∶1、4∶5、3∶7、1∶7、1∶9)梯度洗脱,TLC追踪,合并相同组分。组分7∶3收集放置后,有沉淀生成,滤去固体沉淀,收集母液,减压下去除溶剂后得到一透明胶状物质,为化合物1(18.3 mg)。取上述Fr. i.4组分8.5 g,经硅胶柱色谱的氯仿-丙酮(10∶1、8∶2、6∶4、1∶1、4∶6、2∶8、1∶10)梯度洗脱,TLC分析收集组分合并,组分8∶2可溶解于氯仿,进一步经Sephadex LH-20脱色纯化后,采用反相高效液相(RP-HPLC)色谱分离纯化,ODS C18反相色谱柱(YMC-PACK-ODS-A, 250 mm×15 mm,5 μm),示差检测器,洗脱剂乙腈-水(90∶10)等度洗脱,体积流量4 mL/min,收集得到2个组分,经鉴定分别得到化合物2(13.4 mg,tR=11.00 min)和化合物3(16.2 mg,tR=23.00 min)。
化合物1:黄色透明胶状物。HR-ESI-MS显示其分子离子峰m/z 250.066 7 [M+H]+(计算值250.067 1),结合1H- 和13C-NMR(DEPT)谱确定其分子式为C12H11NO5。相对分子质量结合元素分析(C:57.60%,H:4.45%,N:5.62%)证实化合物含有奇数个氮原子。样品溶于氯仿,与碘化铋钾(dragendorff)试剂显色反应显橙红色,初步判断与元素分析结果一致,为含氮生物碱化合物。其红外光谱在3 440, 1 670, 1 543, 1 472 cm−1显示了强的吸收,提示化合物中存在羟基、羰基(内酰胺)和芳环的共振吸收;紫外光谱在278、230和214 nm有最大吸收也证实化合物中存在羰基和芳环结构。在1H-NMR (400 MHz,CDCl3) 谱中,δH 7.27 (1H, s), 7.22 (1H,d, J = 3.5 Hz), 6.51 (1H, d, J = 3.5 Hz) 提示化合物含有1组芳氢信号;后者在相互偶合的1个自旋系统中,基于其偶合常数,确定该化合物为芳杂环化合物的结构。另外δH 9.59 (1H, s, 4-OH) 提示有1个醛基氢或者1个烯醇氢的存在;还有1个甲氧基信号在δH4.72 (3H, s, -OCH3) 和1个酰甲基氢信号在1.25(3H, s, -OCOCH3)。基于1H-NMR分析,初步判断化合物1具有喹啉-2-酮生物碱preskimmianine[12]相同骨架的母核结构。从化合物1的13C-NMR(DEPT)谱(表1)中可以明显观测到1组4,6,8-三取代2-喹啉酮的信号δC 166.8 (C, C-2),52.4 (C, C-4), 160.6 (C, C-6), 130.9 (C, C-8);1个乙酰氧基碳信号δC 19.2, 177.7 (CH3CO-, C-1′, C-2′),1个甲氧基信号在δC 57.6 (C-3′)。化合物1中各取代基的位置进一步通过HMBC确定。在HMBC谱中,观测到了H-3, H-5与C-4相关交叉信号,H-3与C-10的相关信号(图2),从而证实了酚羟基取代在母核的C-4位上;H-3与C-2的相关信号证明喹啉环酮羰基的存在。进一步根据甲氧基氢H-3′与C-8的HMBC相关以及H-7与乙酰氧基羰基C-1′和C-6、C-7交叉相关,H-5与乙酰氧基羰基C-1′的HMBC
相关,确定了甲氧基和1个乙酰氧基分别取代在喹啉-2-酮母核的苯环上的C-8和C-6位上。因此,化合物的结构被确定为4-羟基-6-甲酰氧基-8-甲氧基-喹啉-2-酮。该化合物的结构可进一步通过1H-1HCOSY、HSQC、HMBC图谱得到确证。该化合物取代基的构型基于NOESY图谱观察,只有3′-甲氧基上的H与喹啉环上亚氨基H键上的H原子有相关信号(图2),由此可推断8位上的甲氧基为α-取代。这可能是喹啉环的刚性结构决定的。因此化合物1被确定为1个新的喹啉-2-酮类化合物,推测其化学结构为4-羟基-6-甲酰氧基-8α-甲氧基-喹啉-2-酮。其核磁数据归属见表1。


化合物2:淡黄色透明胶状物。HR-ESI-MS m/z:281.138 7 [M+H]+(计算值281.138 4),确定其分子式为C15H20O5。(cm−1): 2 926, 1 732, 1687, 1 458, 1 216, 1 046,提示分子中含有非共轭的羰基和环氧结构的共振吸收。化合物与碘化铋钾(dragendorff)试剂显色反应阴性,初步判断该化合物不含氮。1H-NMR (400 MHz, CDCl3) 谱从高场至低场显示有3组信号峰,1组甲基信号峰在δH 0.93 (3H, m) 和1.06 (3H, m);从δH1.25~2.65的信号峰,提示共含有10个饱和H原子;另外还可观察到含氧区有2组信号分别在δH 3.53 (2H, dd, J = 4.6, 2.0 Hz) 及δH 4.10(1H, dd, J = 3.7, 2.0Hz) 和4.09 (1H, dd, J = 3.7, 2.0 Hz)。从化合物2的13C-NMR谱中可以观测到共有15个碳峰信号,且明显成对存在,表示该化合物的高度对称性。结合2的1H-1H COSY图谱显示,以上核磁谱分别代表2个磁不等价自旋系统的相关质子信号,1个是-CH2-CH-OCH-CH- CH-CH-为含有7个氢的自旋体系,另一个是 (-OCH-CH2-CH3)2为含有12个氢原子的自旋体系,并呈强烈对称性,是化合物2的结构特征(表2)。基于13C-NMR(DEPT)图谱显示,分子中有1对羰基信号分别位于δC169.9和164.9,另有1对含氧碳的信号峰在δC 60.5 (CH) 和δC 58.8 (CH),提示化合物可归属为含环氧醚的酸酐类化合物,与1,2-二环[2,2,2] 庚烷二甲酸酐型化合物类似[13-14]。基于上述2组自旋系统的存在,将分别对应于13C-NMR(DEPT)的1组氧代环庚烷信号(C1~C7)和另1组二氧代双取代烷信号(C-1′, C-1″, C-2′, C-2″和C-3′, C-3″)。因此化合物2的骨架结构和各取代基的位置进一步通过2D谱HMQC和HMBC确定。在HMBC谱中,可观察到H-4与C-3′、C-6,H-1与C-2′、C-6相关(图3),确定了环戊酐连接在C-3和C-2位置上;另外被观察到的信号在H-5′与C-9、H-6′和C-9′分别交叉相关,H-5与C-7、C-6相关,从而证实了二乙基环氧醚环连接在母核环庚烷的C-5和C-6位上(图3)。由此确定化合物2为1个新的环氧醚的酸酐类化合物,化学名称为5′,6′- (双二乙基)-5,6-环氧己烷基-环戊酐基-[2,2,1]-2,3-环庚烷(2)。其核磁数据归属见表2。


化合物2的立体结构的相对构型,可进一步通过它的NOESY谱图信息中取代基的氢原子和骨架上氢原子的H-H相关进行推断(图4)。从NOESY图谱的H-6′与H-6和H-5′与H-5交叉相关,证明环氧取代为a,a键取代的顺式构型;从H-6与H-1和H-5与H-3的交叉相关,揭示酸酐环为e,a键取代的反式构型。从取代基上H-8与H-5′相关和取代基的H-8′与H-6′无相关信号,证明了2个饱和链烃的取代为a,e键的反式取代。这是因为环氧六环的刚性因素决定。化合物2的3D构型见图4。因此化合物2的立体结构为5′β,6′α-(双二乙基)-5β,6β-环氧己烷基-环戊酐基-[2,2,1]-2α,3β-环庚烷。

化合物3:黄色透明固状物。HR-ESI-MS m/z:387. 212 2 [M+H]+(计算值387.212 7),确定其分子式为C23H30O5。与碘化铋钾(dragendorff)试剂显色反应阴性,判断该化合物不含氮。对比化合物3与2的核磁数据,提示化合物3与2是具有相同的母核结构的衍生物,不同之处在于化合物3的13C-NMR (100 MHz, CDCl3) 谱图中,分别在芳烃区和高场信号区均多出1组信号峰,结合3的1H-NMR (400 MHz, CDCl3) 和DEPT、HSQC谱中给出典型的信号峰,可归属不同的2组信号为双键δC 129.6, 128.4, 127.6, 126.8(表2),提示分子中的2个不饱和双键的存在;烷烃取代基信号为典型的末端异丙基信号在δC 23.9, 22.3,28.1, 28.4, 20.3, 19.1, 15.9, 15.7等,8个碳呈对称的分布在不同侧链上(表2)。因此,初步推测化合物3为不同于2的含有烯烃的同系物。进而根据侧链的双键不饱和烃基片段,通过1H-1H COSY、HSQC及HMBC谱,对侧链片段的碳氢信号进行了归属。在HMBC谱中(图5),双键上2个氢信号H-8 (δH 7.43, 1H, s) 与C-6′、C-11存在远程相关,H-8′ (δH 6.98, 1H, s)与C-10′和C-11′存在远程相关,以及H-5′ (δH 4.13, 1H, m) 与C-9′信号相关,H-13 (δH 0.90, 3H, d, J = 7.3 Hz) 与C-10′的相关交叉被观察到,从而确定2个对称的饱和烃基侧链,连接在环己二烯的C-9和C-9′位,形成了二取代的环己二烯取代基[14]并合到环氧醚环的C-5′和C-6′位上。环庚烷母核上的H-7a (δH1.99, 1H, dd, J = 3.1, 6.9 Hz) 与C-3, H-4与C-3′的相关信号,和H-7e (δH 2.06, 1H, dd, J = 3.1, 6.9 Hz) 与C-6的交叉相关信号,确认化合物3具有的环庚烷酸酐骨架衍生物特征[13],化合物3因此具有4个并合环。化合物3被进一步确定为1个新的环氧醚的酸酐类化合物。其化学名称被命名为5′,6′-[双-(11-甲基丁基,11′-甲基丁基)-9,9′]-环-8,8′-己二烯基-5,6-环氧己烷基-环戊酐基-[2,2,2,1]-2,3-环庚烷(3)。其核磁数据归属见表2。

化合物3的立体结构的构型通过NOESY谱图(图6)信息进行推测。其H-6′与H-5′和H-6与H-5交叉相关,证明环氧取代为e,e键取代的顺式构型;从H-6与H-2没有相关,而H-5与H-3的交叉相关信号被观察到,揭示酸酐环同样为e,a键取代的反式构型。其他环上取代只有同向取代一种构型存在。化合物3的构型如图6中3D立体图所示,因此化合物3的立体结构确定为5′β,6′β-[双-(11-甲基丁基,11′-甲基丁基)-9,9′]-环-8,8′-己二烯基-5α,6α-环氧己烷基-环戊酐基- [2,2,2,1]-2β,3α-环庚烷。

无花果为我国较古老的栽培树种,它的新鲜果实广为人们喜爱,其中布兰瑞克品种的果实是优良的早熟鲜食品种之一。本实验分离得到的3个化合物中,香豆素类成分多有文献报道,有可能是该植物的标志性成分,酸酐类和喹啉类化合物在该植物中尚属首次报道[14-15]。众所周知,不同品种(包括野生和种质驯化和培育)、不同时期的果实(包括未成熟果实、成熟果和干果),其化学成分肯定有差异和显著区别。现有的种质资源通过杂交和后代的表型选择,会发生性状的转移与改良,这也必然会造成成分的改变。因此高效的农业生态产业的迅猛发展,对药食同源植物品种的优育,也是人们期盼和积极关注的。
参考文献(略)
来 源:尹卫平,冯书晓,王水永,张洪涛,朱培文,胡永鑫,何纪虎,苏会浩,朱丽妍,白 洁. 无花果果实中新喹啉和新酸酐化合物 [J]. 中草药, 2019, 50(2):318-323.

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