纈草化學成分的研究

樊 浩李玉澤嚴淑婷黃文麗張化為姜 祎鄧 翀宋小妹

（1.陜西中醫藥大學藥學院，陜西咸陽 712046；2.陜西省中藥基礎與新藥研究重點實驗室，陜西咸陽 712046）

纈草為敗醬科植物纈草屬植物纈草Valeriana officinalisL.的干燥根［1］。主要集中于我國陜西秦嶺一帶,廣泛分布于陜西長安、寧陜、藍田、黃龍等地區,全國均有栽培。其性寒,味辛、苦,歸心、肝經。臨床多用于治療失眠、焦慮、不安等神經官能癥［2］。該草藥首載于《科學的民間草藥》,習稱大救駕、小救駕、抓地虎、七里香等。纈草的生物活性主要集中在對神經系統的作用,其中包括鎮靜、解痙、抗抑郁、抗焦慮、抗癲癇等［3-5］。近年來研究發現其在抗菌、抗病毒及保肝護腎方面也有療效［6-7］。

本實驗進一步研究纈草化學成分,從中分離得到10個化合物,其中,化合物2～4為首次從纈草屬中分離得到,化合物1、6、9為首次從該植物中分離得到,首次得到化合物1的單晶X射線衍射晶體結構數據。

1 材料

AVANCE型核磁共振波譜儀（德國Burker公司）；YMC-Pack Pro C18半制備色譜柱、LC-6AD型半制備液相色譜儀（日本島津公司）；XtaLAB Synergy衍射儀、Sephadex LH-20 （瑞典GE Healthcare Bio-Sciences AB公司）；DLSB series型低溫冷凝循環泵（鄭州長城科工貿公司）；柱色譜硅膠（100～200、200～300目,青島海洋化工廠）；薄層硅膠板（煙臺江友硅膠發展有限公司）。其他試劑均為分析純；水為超純水。

纈草購自陜西秦嶺太白,經陜西中醫藥大學藥學院王繼濤高級實驗師鑒定為敗醬科植物纈草屬植物纈草Valeriana officinalisL.的干燥根。

2 提取與分離

纈草藥材干燥根10.0 kg,粉碎后于80%乙醇回流提取3次,每次1.5 h。合并提取液,減壓濃縮至無醇味,分散于水,分別用石油醚、水飽和正丁醇萃取3次,得石油醚部位14.0 g、正丁醇部位289.0 g。

取正丁醇部位等量于硅膠干法拌樣后,7倍樣品量硅膠上柱,硅膠柱色譜分離,以二氯甲烷-甲醇（80 ∶1、60 ∶1、40 ∶1、20 ∶1、10 ∶1、5 ∶1）梯度洗脫收集餾分,得到8個組分Fr.1～8。將Fr.2上硅膠柱分離,以石油醚-乙酸乙酯（40 ∶1、30 ∶1、20 ∶1、10 ∶1、5 ∶1）梯度洗脫收集餾分,得到4個組分Fr.2.1～2.4。將Fr.2.1用凝膠柱色譜進行分離,再經半制備HPLC純化 （甲醇-水65 ∶35）得化合物6 （24 mg）、7 （21 mg）、8（15 mg）、9 （17 mg）。將餾分Fr.2.2用Sephadex LH-20反復純化和結晶得到無色長方形晶體,于丙酮-石油醚中培養單晶,得白色菱晶1 （1.3 g）。餾分Fr.2.3用半制備HPLC純化（甲醇-水42 ∶58）得化合物2 （19 mg）、4 （25 mg）。餾分Fr.2.4經凝膠柱色譜（二氯甲烷-甲醇1 ∶1）反復純化得化合物3 （22 mg）、5 （19 mg）、10 （24 mg）。

3 結構鑒定

化合物1：無色晶體,mp 85～86 ℃,HR-ESIMS m/z：282.134 8 ［M+Na］+,分子式C17H28O3。1H-NMR （400 MHz,CDCl3） δ：0.80（3H,d,J=6.7 Hz）,0.89,1.09,1.15,2.01（each 3H,each s）,4.78 （1H,ddd,J=1.6,9.0,9.0 Hz,H-8）；13C-NMR （100 MHz,CDCl3） δ：75.2（C-1）,32.7 （C-2）,28.6 （C-3）,27.4 （C-4）,42.5 （C-5）,23.7 （C-6）,43.5 （C-7）,74.8 （C-8）,39.2 （C-9）,39.2 （C-10）,40.2 （C-11）,25.3（C-12）,27.7 （C-13）,20.4 （C-14）,18.7 （C-15）,21.6 （-OCOOCH3）,171.0 （-OCOOCH3）。以上數據與文獻［8］一致,初步暫定為8-acetoxylpathchouli alcohol。為進一步確定研究其結構,于丙酮-石油醚中培養單晶,得白色菱晶,經單晶X射線衍射確定其結構,見圖1,故鑒定為8-acetoxyl-pathchouli alcohol,并得到其晶體結構數據,見表1～2。

圖1 化合物1單晶X射線衍射分析的分子立體結構Fig.1 Molecular three dimensional structure of compound 1 established by single crystal X-ray diffraction analysis

化合物1單晶X射線衍射的晶體結構數據為分子式C17H28O3,a=8.395 6（2）?,b=12.303 7（3）?,c=15.567 4 （1）?,α=90°,β=90°,γ=90°,V=1 608.06 （7）?3,T=293 K,波長為斜方晶結構,1.541 84 ?,晶系空間群P212121,單包密度1.158 g/mm3,Z=4,吸收系數0.612 mm-1,單包電子數目616.0,晶體大小0.2 × 0.2 ×0.2 mm3,數據收集范圍5 751,9.162°≤2θ ≤151.18°,衍射指表范圍-5 ≤h≤10,-14≤k≤14,-19≤l≤13,反射收集5 751,獨立衍射點2 977［Rint=0.023 3,Rsigma=0.026 0］,數據限制性參數2 977、0、187,精修后殘余電子密度的峰、谷值為0.21和-0.39,R10.049 7（I ＞2σ （I））和R20.122 0。其晶體數據已上傳于劍橋晶體數據中心,編號為CCDC 1998428。

表1 化合物1鍵長Tab.1 Bond lengths of compound 1

表2 化合物1鍵角Tab.2 Bond angles of compound 1

化合物2：無定型粉末,ESI-MS m/z：390.2［M+H］+,分子式C26H47O2。1H-NMR （400 MHz,CDCl3） δ：5.28 （1H,m,H-5）,5.17 （1H,m,H-6）,5.27 （1H,m,H-8）,5.25 （1H,m,H-9）,5.21 （1H,m,H-11）,5.23 （1H,m,H-12）,2.77（1H,d,J=6.54 Hz,H2-2a）,2.75 （1H,d,J=6.8 Hz,H2-2b）,2.32 （2H,m,H2～7）,2.33（2H,m,H2～10）,2.09 （2H,m,H2～4）,2.01（2H,m,H2～13）,1.62 （4H,m,2×CH2）,1.27（6H,m,3×CH2）,1.28 （6H,m,3×CH2）,1.20（12 H,brs,6×CH2）,0.85 （3H,t,J=6.6 Hz,CH3-26）；13C-NMR （100 MHz,CDCl3） δ：180.1 （C-1）,130.5 （C-5）,130.4 （C-6,8）,130.1 （C-9）,128.5 （C-11）,127.9 （C-12）,34.3 （-CH2）,32.2（-CH2）,32.0 （-CH2）,29.8 （-CH2）,29.7（-CH2）,29.6 （-CH2）,29.5 （-CH2）,29.4（-CH2）,29.3 （-CH2）,29.3 （-CH2）,29.2（-CH2）,29.1 （-CH2）,29.0 （-CH2）,29.0（-CH2）,27.4 （-CH2）,29.1 （-CH2）,25.2（-CH2）,24.9 （-CH2）,22.9 （-CH2）,20.7（-CH2）,14.5 （-CH3-26）。以上數據與文獻［9］一致,故鑒定為n-hexacos-5,8,11-trienoic acid。

化合物3：無色液體,ESI-MS m/z：275.4［M+H］+,分子式C17H24O3。1H-NMR （400 MHz,CDCl3） δ：0.65,0.78 （2H,d,J=6.3 Hz,H-8′）,0.91 （3H,t,J=7.0 Hz,-CH3CH2）,1.40 （2H,m,H-5′）,1.77 （2H,m,H-4′,8′）,2.23 （2H,m,H-6′）,3.39,2.53 （2H,d,J=15.5 Hz,HC3′）,3.62,3.29 （2H,dd,J=9.9,7.0 Hz,-CH3CH2）,4.06 （2H,brs,H-7′）,5.24 （1H,m,H-4）,6.58 （1H,brs,H-2′）,6.59 （1H,m,H-2）；13C-NMR （100 MHz,CDCl3） δ：14.3 （-CH3CH2）,17.1,22.6 （C-9′,l0′）,22.9 （C-5′）,25.9 （C-6′）,29.9 （C-8′）,32.1 （C-3′）,43.3 （C-4′）,60.4 （-CH3CH2）,100.1 （C-4）,109.9 （C-7′）,130.5 （C-2′）,142.2 （C-3′,2）。以上數據與文獻［10］一致,故鑒定為4-epipenlanbutenolide。

化合物 4：無色膠體,HR-EI-MS m/z：188.164 4 ［M+H］+,分子式C10H22NO2。1H-NMR（400 MHz,CDCl3） δ：0.80 （3H,d,J=6.3 Hz,H-1）,2.66 （1H,m,H-2）,2.08 （2H,d,J=7.5 Hz,H-3）,5.28 （1H,brs,-NH）,3.53 （2H,ddd,J=13.8,6.6,2.7 Hz,H-6a）,2.66 （2H,ddd,J=13.8,8.7,4.5 Hz,H-6b）,3.47 （1H,ddd,J=8.7,6.3,2.7 Hz,H-7）,1.53 （1H,m,H-8）,0.87 （3H,d,J=6.9 Hz,H-9）,0.98 （3H,d,J=6.9 Hz,H-10）；13C-NMR （100 MHz,CDCl3） δ：22.6 （C-1）,25.9 （C-2）,47.1 （C-3）,173.3 （C-4）,43.3 （C-6）,77.2 （C-7）,30.2 （C-8）,19.1（C-9）,17.4 （C-10）。以上數據與文獻［11］一致,故鑒定為xylariamide。

化合物 5：無色油狀,HR-ESI-MS m/z：259.167 3 ［M+Na］+,分子式C15H24O24。1H-NMR（400 MHz,CDCl3） δ：4.77,4.65 （2H,s,H-13）,2.32 （2H,t,J=6.4 Hz,H-9）,2.25,2.04 （2H,m,H-5）,2.26 （1H,m,H-7）,2.07 （3H,s,H-11）,1.83 （1H,m,H-3）,1.82,1.27 （2H,m,H-6）,1.67 （2H,m,H-8）,1.56 （3H,s,H-14）,1.50 （1H,m,H-2）,1.35,1.25 （2H,m,H-4）,1.12 （3H,d,J=6.4 Hz,H-15）；13C-NMR （100 MHz,CDCl3） δ：221.1 （C-1）,209.1 （C-10）,146.6 （C-12）,113.8 （C-13）,54.4 （C-2）,45.1（C-7）,41.6 （C-9）,38.9 （C-3）,37.8 （C-5）,33.1 （C-6）,30.3 （C-11）,29.6 （C-4）,27.0 （C-8）,20.3 （C-15）,17.6 （C-14）。以上數據與文獻［12］一致,故鑒定為（2R,3S）-3-methyl-2-（5-oxo-2-isopropenylhexyl）-cyclopentanone。

化合物6：亮銀白色片狀結晶,mp 69～71 ℃,溴酚藍反應顯黃色,ESI-MS m/z：367.3 ［M-H］-,分子式C24H48O2。1H-NMR （400 MHz,CDCl3） δ：2.52 （2H,t,J=7.5 Hz,H-2）,1.82 （2H,m,H-3）,1.28～1.31 （40H,m,H-4～23）,0.88 （3H,t,J=6.5 Hz,H-24）；13C-NMR （100 MHz,CDCl3） δ：176.2 （-C=O）,34.6 （C-2）,32.1 （C-3）,30.2（C-4～18）,29.3 （C-19）,29.6 （C-20）,9.2 （C-21）,25.5 （C-22）,23.3 （C-23）,14.4 （C-24）。以上數據與文獻［13］一致,故鑒定為木蠟酸。

化合物7：白色片狀固體,mp 62～63 ℃,香草醛-濃硫酸顯淡紫色,ESI-MS m/z：255.1 ［M+H］+,分子式 C16H32O2。1H-NMR （400 MHz,CDCl3） δ：2.34 （2H,t,J=7.6 Hz,H-2）,1.60（2H,m,H-3）,1.23～1.27 （16H,m,H-4～13）,1.27 （2H,m,H-14）,1.35 （2H,m,H-15）,0.87（3H,t,J=7.2 Hz,H-16）；13C-NMR （100 MHz,CDCl3） δ：179.9 （C-1）,34.2 （C-2）,24.9 （C-3）,29.5 （C-4,13）,29.6 （C-5,12）,29.7 （C-6～11）,32.2 （C-14）,22.9 （C-15）,14.3 （C-16）。以上數據與文獻［14］一致,故鑒定為棕櫚酸。

化合物8：白色針晶（CHCl3）,mp 141～148 ℃,ESI-MS m/z：412.3 ［M+H］+,分子式C29H48O。1H-NMR （400 MHz,CDCl3） δ：5.33 （1H,d,J=3.6 Hz,H-6）,5.14 （1H,dd,J=15.3,8.5 Hz,H-22）,5.03 （1H,dd,J=15.3,8.6 Hz,H-23）,3.54 （1H,m,H-3）,1.06 （3H,s,H-19）,1.02 （3H,d,J=6.6 Hz,H-21）,0.88 （3H,d,J=6.6 Hz,H-29）,0.81～0.84 （6H,m,H-26,27）,0.73 （3H,s,H-18）。以上數據與文獻［15］一致,且TLC展開后置紫外燈（254 nm）下熒光觀察無斑點,10% 硫酸-乙醇顯紫紅色,與豆甾醇標準品在多種展開體系作TLC對照,Rf值相同,故鑒定為豆甾醇

化合物9：白色粉末（CHCl3）,ESI-MS m/z：199.1 ［M-H］-,分子式C12H24O2。1H-NMR （400 MHz,CDCl3） δ：2.35 （2H,t,J=7.5 Hz,H-2）,1.63 （2H,m,H-3）,1.25 （16H,m,H-4-11）,0.88 （3H,t,J=6.6,7.0 Hz,H-12）；13C-NMR（100 MHz,CDCl3） δ：179.6 （C-1）,34.1 （C-2）,32.1 （C-3）,29.9 （C-4）,29.8 （C-5）,29.6 （C-6）,29.5 （C-7）,29.4 （C-8）,29.2 （C-9）,24.9（C-10）,22.9 （C-11）,14.3 （C-12）。以上數據與文獻［16］一致,故鑒定為月桂酸。

化合物10：白色粉末（CHCl3）,ESI-MS m/z217.3 ［M-H］-,分子式C13H12O3。1H-NMR （400 MHz,DMSO-d6） δ：3.72 （1H,s,H-1）,6.67（4H,d,J=8.4,H-2,H-2′,H-6,H-6′）,7.74（4H,d,J=8.4,H-3,H-3′,H-5,H-5′）；13C-NMR（100 MHz,DMSO-d6） δ：55.7 （C-7）,114.5 （C-2,C-2′,C-3,C-3′,C-5,C-5′,C-6,C-6′）,131.2（C-1,C-1′）,158.0 （C-4,C-4′）。上數據與文獻［17］一致,故鑒定為bis （4-hydroxyphenyl）methanol。

4 討論

本實驗從纈草中分離得到10個化合物,其中化合物1、6、9為首次從該植物中分離得到,化合物2～4為首次從纈草屬中分離得到,進一步為開發纈草藥材提供科學依據。倍半萜是纈草藥材中的主要成分,其藥理活性主要集中于對神經系統的作用。通過對化合物1的單晶培養,進行X射線衍射實驗首次得到其單晶X射線衍射晶體結構數據。通過數據處理及對晶體結構進行精修,確定其所屬的晶系、空間群及各原子空間鍵長、鍵角。得到三維晶體結構模型、晶胞中各原子的分數坐標和指標化結果,以期豐富晶體家族。