中草药  2016, Vol. 47 Issue (6): 886-890
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小叶臭黄皮咔唑生物碱化学成分及其抗肿瘤活性研究
彭文文1, 刘欣媛2, 曾广智3, 谭宁华3    
1. 江西农业大学 江西省天然产物与功能食品重点实验室, 江西 南昌 330045;
2. 江西农业大学学校医院, 江西 南昌 330045;
3. 中国科学院昆明植物研究所 植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室, 云南 昆明 650201
摘要: 目的 研究小叶臭黄皮Clausena excavate 根的化学成分及抗肿瘤活性。方法 采用硅胶、RP-18 和HPLC 等色谱技术分离纯化,根据理化常数和波谱数据鉴定化合物的结构,采用SRB 法测定化合物127810的细胞毒活性。结果 从小叶臭黄皮根的甲醇提取物中分离得到13 个咔唑生物碱,分别鉴定为2,3-二甲氧基-3-羧基咔唑生物碱(1)、1-羟基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱(2)、7-羟基-3-醛基咔唑生物碱(3)、2,7-二甲氧基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱(4)、7-羟基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱(5)、2-羟基-3-醛基咔唑生物碱(6)、1-羟基-3-醛基咔唑生物碱(7)、2,3-二羟基-3-醛基咔唑生物碱(8)、3-醛基咔唑生物碱(9)、6-甲氧基-3-醛基咔唑生物碱(10)、7-甲氧基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱(11)、2-甲氧基-3-羧基咔唑生物碱(12)、1,6-二羟基-3-醛基咔唑生物碱(13)。结论 化合物91012为首次从该植物中分离得到。化合物127810对3种人体肿瘤细胞(A549、HeLa 和BGC-823)均有不同程度的杀伤作用,IC50 为8.53~19.87 μg/mL。
关键词: 小叶臭黄皮;3-醛基咔唑生物碱;6-甲氧基-3-醛基咔唑生物碱;2-甲氧基-3-羧基咔唑生物碱;细胞毒活性    
Carbazole alkaloids from Clausena excavata and their antitumor activity
PENG Wen-wen1, LIU Xin-yuan2, ZENG Guang-zhi3, TAN Ning-hua3    
1. Jiangxi Key Laboratory of Natural Products and Functional Food, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China;
2. Hospital in Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China;
3. State Key Laboratory of Phytochemistry and Plant Resources in West China, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650201, China
Abstract: Objective To study the chemical constituents from the roots of Clausena excavata (Rutaceae). Methods The compounds were isolated and purified by means of column chromatographies including silica gel, RP-18, and HPLC. Compound structures isolated were determined on the basis of spectroscopic data. Results Thirteen carbazole alkaloids clausine K (1), clausine E (2), 3-formyl-7-hydroxycarbazole (3), clausine H (4), clausine M (5), mukona (6), O-demethylmurrayanine (7), clausine O (8), 3-formylcarbazole (9), 3-formyl-6-methoxy carbazole alkaloid (10), clausine C (11), 2-methoxy-3-carboxylic acid-carbazole alkaloid (12), and clausine Z (13) were isolated from the roots of C. excavata. Conclusion Compounds 9, 10, and 12 are isolated from this plant for the first time. Compounds 1, 2, 7, 8, and 10 are tested for their cytotoxicities against A549, Hela, and BGC-823 cancer cell lines. The results show that they exhibit the cytotoxicity against A549, Hela, and BGC-823 with the IC50 values of 8.53-19.87 μg/mL.
Key words: Clausena excavate Burm. f.;3-formylcarbazole;3-formyl-6-methoxy carbazole alkaloid;2-methoxy-3-carboxylic acidcarbazole alkaloid;cytotoxicity    

小叶臭黄皮Clausena excavata Burm. f. 是芸香科(Rutaceae)黄皮属Clausena Burm. f. 植物,主要分布在越南、老挝、柬埔寨、缅甸、印度和我国南方地区[1, 2]。其根、叶入药,用于治疗感冒发烧、痢疾、肠炎、尿道炎等[3]。该植物所含化学成分较为丰富,本课题组前期已经报道了其香豆素[4]、生物碱[5]、倍半萜[6]及苯环衍生物[7]。本实验对小叶臭黄皮根的化学成分进行进一步的研究,从中分离了13个咔唑生物碱,分别鉴定为2,3-二甲氧基-3-羧基咔唑生物碱(clausine K,1)、1-羟基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱(clausine E,2)、7-羟基-3-醛基咔唑生物碱(3-formyl-7-hydroxyl-carbazole,3)、2,7-二甲氧基- 3-甲酸甲酯咔唑生物碱(clausine H,4)、7-羟基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱(clausine M,5)、2-羟基-3-醛基咔唑生物碱(mukona,6)、1-羟基-3-醛基咔唑生物碱(O-demethylmurrayanine,7)、2,3-二羟基-3-醛基咔唑生物碱(clausine O,8)、3-醛基咔唑生物碱(3-formylcarbazole,9)、6-甲氧基-3-醛基咔唑生物碱(3-formyl-6-methoxy carbazole,10)、7-甲氧基- 3-甲酸甲酯咔唑生物碱(clausine C,11)、2-甲氧基- 3-羧基咔唑生物碱(2-methoxy-3-carboxylic acid- carbazole alkaloid,12)、1,6-二羟基-3-醛基咔唑生物碱(clausine Z,13)。其中91012为首次从该种植物中分离得到,化合物127810对3种人体肿瘤细胞(A549、HeLa和BGC-823)均有不同程度的杀伤作用,IC50为8.53~19.87 μg/mL。

1 仪器与材料

Bruker AM-400型和DRX-500型核磁共振波谱仪(德国布鲁克公司);VG Autospec-3000质谱仪(英国VG公司);Agilent 1100高效液相色谱仪(美国安捷伦公司),Zorbax Eclipse XDB-C18色谱柱(安捷伦,250 mm×9.4 mm,2 mL/min);柱色谱硅胶(100~200,200~300目)、薄层色谱硅胶板均为青岛裕民源硅胶试剂厂产品;反向材料Lichroprep RP-18(40~63 μm)为Merk公司产品;所用试剂均为化学纯或分析纯。

小叶臭黄皮风干的根于2010年采自云南省西双版纳,植物标本由中国科学院昆明植物研究所税玉民研究员鉴定为芸香科黄皮属植物小叶臭黄皮Clausena excavata Burm. f.。

2 提取与分离

风干的小叶臭黄皮根13 kg,经粉碎后,用95%的甲醇(20 L)在60 ℃下回流提取3次,每次3小时。提取液合并后经减压浓缩得到总浸膏。将总浸膏加水充分悬浮后,依次用石油醚、醋酸乙酯和正丁醇充分萃取,等体积各萃取3次,得到醋酸乙酯部分(596 g)。醋酸乙酯部分用氯仿-甲醇混合溶剂溶解吸附于等量硅胶(100~200目)上,在室温下挥干溶剂,用4 kg 100~200目硅胶湿法装柱并干法上样,以氯仿-甲醇梯度(100∶0、95∶5、9∶1、8∶2、7∶3、1∶1、0∶100)洗脱。用TLC进行检查,合并相同馏份,共得到5个部分:Fr 1~5。Fr. 2(61 g)经硅胶柱色谱,以石油醚-丙酮梯度(5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0∶1)洗脱,用TLC检测合并得到3个部分Fr. 2-1~Fr. 2-3。Fr. 2-2经反相RP-18色谱柱,以甲醇-水(40%~100%)梯度洗脱,在经反复硅胶柱色谱,最后经制备和半制备HPLC纯化得到化合物4(41 mg)、13(15 mg)。Fr. 3(90 g)经200~300目硅胶柱色谱,以石油醚-丙酮梯度(4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0∶1)洗脱,用TLC检测合并得到4个部分Fr. 3-1~Fr. 3-4。Fr. 3-1经反复硅胶柱色谱,再经过制备和半制备HPLC得到化合物9(10 mg)、10(11 mg)。Fr. 3-2经反相RP-18色谱柱,以甲醇-水(30~100%)梯度洗脱,再经过制备和半制备HPLC得到化合物5(21 mg)、11(8 mg)。Fr. 3-4经过制备和半制备HPLC得到化合物1(35 mg)、2(33 mg)、3(16 mg)。Fr. 4(45 g)经硅胶柱色谱,以石油醚-丙酮(4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0∶1)梯度洗脱,用TLC检测合并得到3个部分Fr. 4-1~Fr. 4-3。Fr. 4-1经反相RP-18色谱柱,以甲醇-水(30%~100%)梯度洗脱,再经过制备和半制备HPLC得到化合物6(14 mg)、12(10 mg)。Fr. 4-2经过制备和半制备HPLC得到化合物7(36 mg)、8(17 mg)。

3 结构鉴定

化合物1:淡黄色粉末,C15H13NO4,ESI-MS m/z 294 [M+Na]+1H-NMR (500 MHz,C5D5N) δ: 12.34 (COOH),9.16 (1H,d,J = 7.9 Hz,NH),8.71 (1H,s,H-4),8.10 (1H,d,J = 8.5 Hz,H-5),7.56 (1H,s,H-1),7.21 (1H,d,J = 2.2 Hz,H-8),7.05 (1H,d,J = 8.5,2.2 Hz,H-6),3.84 (3H,s,7-OCH3),3.73 (3H,s,2-OCH3);13C-NMR (125 MHz,C5D5N) δ: 169.2 (s,COOH),159.3 (s,C-2),158.8 (s,C-7),144.8 (s,C-8a),143.1 (s,C-1a),124.6 (d,C-4),120.9 (d,C-5),117.9 (s,C-4a),117.5 (s,C-5a),114.3 (s,C-3),108.8 (d,C-6),96.2 (d,C-8),94.9 (d,C-1),56.4 (q,2-OCH3),55.6 (q,7-OCH3)。以上数据与文献报道的一致[8, 9],所以鉴定化合物1为2,3-二甲氧基-3-羧基咔唑生物碱。

化合物2:淡黄色粉末,C14H11NO3,ESI-MS m/z 264 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,CD3OD) δ: 8.31 (1H,d,J = 1.1 Hz,H-4),8.02 (1H,d,J = 7.7 Hz,H-5),7.51 (1H,d,J = 8.0 Hz,H-8),7.48 (1H,d,J = 1.1 Hz,H-2),7.37 (1H,t,J = 7.7 Hz,H-7),7.16 (1H,t,J = 8.0 Hz,H-6),3.89 (3H,s,OCH3);13C-NMR (100 MHz,CD3OD) δ: 169.9 (s,COOCH3),144.1 (s,C-1a),141.8 (s,C-8a),134.6 (s,C-1),127.1 (s,C-3),125.2 (s,C-5a),124.8 (d,C-7),122.1 (d,C-5),121.2 (d,C-6),120.5 (d,C-4),115.7 (d,C-8),112.4 (d,C-2),111.3 (d,C-4a),52.4 (q,COOCH3)。以上数据与文献报道的一致[8, 9],所以鉴定化合物2为1-羟基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱。

化合物3:淡黄色粉末,C13H9NO2,EI-MS m/z 211 [M]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.04 (1H,s,NH),8.54 (1H,d,J = 1.5 Hz,H-4),8.04 (1H,d,J = 8.4 Hz,H-1),7.85 (1H,dd,J = 1.5,8.4 Hz,H-2),7.55 (1H,d,J = 8.4 Hz,H-5),7.01 (1H,d,J = 2.1 Hz,H-8),6.84 (1H,dd,J = 2.1,8.4 Hz,H-6);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 192 (s,CHO),158.6 (s,C-7),144.8 (s,C-8a),143.4 (s,C-1a),129.9 (s,C-3),126.1 (d,C-5),124.7 (d,C-4),123.1 (s,C-4a),122.2 (s,C-5a),111.6 (d,C-2),111.5 (d,C-1),110.6 (d,C-6),97.9 (d,C-8)。以上数据与文献报道的一致[10],所以鉴定化合物3为7-羟基-3-醛基咔唑生物碱。

化合物4:淡黄色粉末,C16H16NO4,EI-MS m/z 285 [M]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.34 (1H,brs,NH),8.40 (1H,s,H-4),7.94 (1H,d,J = 9.0 Hz,H-5),7.10 (1H,s,H-1),7.02 (1H,d,J = 2.2 Hz,H-8),6.82 (1H,dd,J = 9.0,2.2 Hz,H-6),3.90 (3H,s,2-OCH3),3.85 (3H,s,7-OCH3),3.83 (3H,s,CO2CH3);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 167.3 (s,CO),159.5 (s,C-7),158.7 (s,C-2),144.5 (s,C-la),142.6 (s,C-8a),123.6 (d,C-4),120.9 (d,C-5),117.5 (s,C-5a),117.0 (s,C-4a),113.3 (s,C-3),109.0 (d,C-6),95.8 (d,C-8),94.8 (d,C-1),51.4 (q,COOCH3),56.2 (q,7-OCH3),55.6 (q,2-OCH3)。以上数据与文献报道的一致[11],所以鉴定化合物4为2,7-二甲氧基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱。

化合物5:淡黄色粉末,C14H11NO3,EI-MS m/z 241 [M]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.48 (11H,brs,NH),8.64 (1H,d,J = 1.4 Hz,H-4),8.51 (1H,s,7-OH),8.01 (1H,d,J = 8.5 Hz,H-5),7.96 (1H,dd,J = 8.4,1.4 Hz,H-2),7.46 (1H,d,J = 8.4 Hz,H-1),6.97 (1H,d,J = 2.2 Hz,H-8),6.81 (1H,dd,J = 8.5,2.2 Hz,H-6);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 168.1 (s,CO),158.2 (s,C-7),143.8 (s,C-8a),143.3 (s,C-1a),126.4 (d,C-2),124.3 (s,C-3),122.0 (d,C-5),121.9 (d,C-4),121.7 (s,C-4a),116.9 (s,C-5a),110.9 (d,C-1),110.3 (d,C-6),97.8 (d,C-8),51.9 (q,3-COOCH3)。以上数据与文献报道的一致[11],所以鉴定化合物5为2-羟基-3-醛基咔唑生物碱。

化合物6:淡黄色粉末,C13H9NO2,ESI-MS m/z 234 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.8 (1H,brs,NH),9.98 (1H,s,H-4),8.41 (1H,s,H-1),7.58 (1 H,d,J = 7.7 Hz,H-5),7.05 (1H,t,J = 7.7 Hz,H-7),6.94 (1H,d,J = 7.2 Hz,H-8),6.89 (1H,t,J = 7.2 Hz,H-6);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 196.6 (s,CHO),161.7 (s,C-2),146.8 (s,C-1a),143.9 (s,C-8a),131.1 (s,C-5a),128.7 (d,C-4),125.8 (s,C-4a),121.9 (d,C-5),119.0 (d,C-6),116.2 (s,C-3),111.9 (d,C-7),111.8 (d,C-8),97.4 (d,C-1)。以上数据与文献报道的一致[9],所以鉴定化合物6为2-羟基-3-醛基咔唑生物碱。

化合物7:淡黄色粉末,C13H9NO2,ESI-MS m/z 234 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.80 (1H,brs,NH),10.00 (1H,s,CHO),8.26 (1H,s,H-4),8.21 (1H,d,J = 7.8 Hz,H-5),7.64 (1H,d,J = 8.1 Hz,H-8),7.50 (1H,t,J = 7.8 Hz,H-6),7.42 (1H,s,H-2),7.30 (1H,t,J = 8.1 Hz,H-7);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 191.3 (s,CHO),144.4 (s,C-1),141.3 (s,C-8a),134.8 (s,C-1a),131.2 (s,C-3),127.1 (d,C-7),125.1 (s,C-5a),124.5 (s,C-4a),121.3 (d,C-5),120.8 (d,C-6),119.2 (d,C-4),112.7 (d,C-8),108.3 (d,C-2)。以上数据与文献报道的一致[8],所以鉴定化合物7为1-羟基-3-醛基咔唑生物碱。

化合物8:淡黄色粉末,C13H9NO3,ESI-MS m/z 250 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,C5D5N) δ: 11.42 (1H,s,2-OH),10.46 (1H,brs,NH),9.95 (1H,s,CHO),8.46 (1H,s,7-OH),8.26 (1H,s,H-4),7.86 (1H,d,J = 8.0 Hz,H-5),6.93 (1H,d,J = 2.4 Hz,H-8),6.82 (1H,s,H-1),6.77 (1H,dd,J = 8.0,2.4 Hz,H-6);13C-NMR (100 MHz,C5D5N) δ: 195.1 (s,CHO),160.9 (s,C-2),158.6 (s,C-7),147.4 (s,C-8a),144.1 (s,C-1a),125.6 (d,C-4),121.4 (d,C-5),119.0 (s,C-3),116.6 (s,C-4a),115.9 (s,C-5a),110.6 (d,C-6),98.6 (d,C-1),97.2 (d,C-8)。以上数据与文献报道的一致[8],所以鉴定化合物8为2,3-二羟基-3-醛基咔唑生物碱。

化合物9:淡黄色粉末,C13H9NO,ESI-MS m/z 218 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.89 (1H,brs,NH),10.09 (1H,s,CHO),8.69 (1H,d,J = 1.4 Hz,H-4),8.25 (1H,d,J = 8.0 Hz,H-5),7.96 (1H,dd,J = 8.4,1.4 Hz,H-3),7.65 (1H,d,J = 8.4 Hz,H-1),7.59 (1H,d,J = 8.0 Hz,H-8),7.48 (1H,m,H-6),7.31 (1H,m,H-7);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 191.9 (s,CHO),144.6 (s,C-8a),141.6 (s,C-3),129.9 (s,C-1a),127.5 (d,C-4),127.2 (d,C-5),124.8 (d,C-7),124.1 (s,C-5a),123.9 (s,C-4a),121.4 (d,C-6),120.9 (d,C-2),112.3 (d,C-1),112.1 (d,C-8)。以上数据与文献报道的一致[12],所以鉴定化合物9为3-醛基咔唑生物碱。

化合物10:淡黄色粉末,C14H11NO2,ESI-MS m/z 248 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.93 (1H,brs,NH),10.04 (1H,s,CHO),8.32 (1H,s,H-4),8.19 (1H,d,J = 7.8 Hz,H-1),7.65 (1H,d,J = 8.2 Hz,H-8),7.48 (1H,m,H-2),7.44 (1H,s,H-5),7.30 (1H,m,H-7),4.07 (3H,s,3-OCH3);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 191.8 (s,CHO),147.2 (s,C-6),141.2 (s,C-3),134.9 (s,C-8a),131.1 (s,C-1a),127.2 (d,C-4),124.4 (s,C-5a),124.3 (s,C-4a),121.3 (d,C-2),120.9 (d,C-7),120.4 (d,C-8),112.8 (d,C-1),104.1 (d,C-5),56.1 (q,5-OCH3)。以上数据与文献报道的一致[12],所以鉴定化合物10为6-甲氧基-3-醛基咔唑生物碱。

化合物11:淡黄色粉末,C15H13NO3,ESI-MS m/z 256 [M+H]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 8.70 (1H,s,H-4),8.23 (1H,brs,NH),8.06 (1H,d,J = 8.5 Hz,H-2),7.98 (1H,d,J = 8.5 Hz,H-5),7.38 (1H,d,J = 8.5 Hz,H-1),6.93 (1H,brd,J = 1.9 Hz,H-8),6.90 (1H,dd,J = 8.5,1.9 Hz,H-6),3.96 (3H,s,COOCH3),3.90 (3H,s,7-OCH3);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 168.0 (s,CO),159.6 (s,C-7),142.3 (s,C-1a),141.3 (s,C-8a),126.3 (d,C-2),123.3 (s,C-4a),121.9 (d,C-4),121.5 (s,C-3),121.4 (d,C-5),117.1 (s,C-5a),109.8 (d,C-1),109.0 (d,C-6),95.1 (d,C-8),55.6 (q,7-OCH3),51.9 (q,COOCH3)。以上数据与文献报道的一致[12, 13, 14],所以鉴定化合物11为7-甲氧基-3-甲酸甲酯咔唑生物碱。

化合物12:淡黄色粉末,C14H11NO3,ESI-MS m/z 264 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,Acetone-d6) δ: 10.66 (1H,brs,NH),8.76 (1H,s,H-4),8.14 (1H,d,J = 7.6 Hz,H-8),7.52 (1H,d,J = 7.9 Hz,H-5),7.40 (1H,t,J = 7.6 Hz,H-7),7.27 (1H,s,H-1),7.23 (1H,t,J = 7.9 Hz,H-6),4.12 (3H,s,OCH3);13C-NMR (100 MHz,Acetone-d6) δ: 166.6 (s,COOH),158.9 (s,C-2),145.0 (s,C-1a),141.6 (s,C-8a),126.3 (d,C-4),126.2 (d,C-7),123.9 (s,C-5a),120.8 (d,C-5),120.7 (d,C-6),118.1 (s,C-4a),111.8 (d,C-8),105.1 (s,C-3),94.5 (d,C-1),56.7(q,OCH3)。以上数据与文献报道的一致[15],所以鉴定化合物12为2-甲氧基-3-羧基咔唑生物碱。

化合物13:淡黄色粉末,C13H9NO3,ESIMS m/z 250 [M+Na]+1H-NMR (400 MHz,CD3OD) δ: 10.87 (1H,s,CHO),9.82 (1H,s,NH),8.03 (1H,s,H-4),7.48 (1H,brs,H-5),7.35 (1H,d,J = 8.6 Hz,H-8),7.28 (1H,s,H-2),6.92 (1H,dd,J = 8.6,2.3 Hz,H-7);13C-NMR (100 MHz,CD3OD) δ: 194.1 (d,CHO),152.4 (s,C-6),145.1 (s,C-1),136.7 (s,C-3),136.0 (s,C-8a),130.3 (s,C-1a),125.7 (s,C-5a),125.1 (s,C-4a),120.8 (d,C-4),116.7 (d,C-7),113.3 (d,C-8),109.2 (d,C-2),105.9 (d,C-5)。 以上数据与文献报道的一致[16],所以鉴定化合物13为1,6-二羟基-3-醛基咔唑生物碱。

4 抗肿瘤活性研究

参考文献采用SRB法测定化合物127810对3种人体肿瘤细胞株A549、HeLa和BGC-823的细胞毒活性[17]。以紫杉醇为阳性对照,结果如表 1所示,化合物7对A549、HeLa和BGC-823细胞株均有细胞毒活性,其IC50值为13.88~14.52 μg/mL;化合物128对HeLa和BGC-823细胞株均有细胞毒活性,其IC50值为8.53~16.17 μg/mL;化合物10对A549和HeLa细胞株均有细胞毒活性,其IC50值分别为14.44 μg/mL和19.87 μg/mL。

表 1 化合物127810的细胞毒活性(n = 3) Table 1Cytotoxicity of compouds 1, 2, 7, 8, and 10 (n = 3)
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