CC BY
118
УДК 582.632+547.913.5+547.914.4
ЭКСТРАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПОЧЕК БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ BETULA PENDULA ROTH. (BETULACEAE). 3. СОСТАВ ТРИТЕРПЕНОВЫХ КИСЛОТ, ФЛАВОНОИДОВ, СПИРТОВ И ЭФИРОВ
© Д.Н. Ведерников , В.И. Рощин
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С. М. Кирова, Институтский пер., 5, Санкт-Петербург, 194021 (Россия) e-mail: kaf.chemdrev@mail.ru
Исследован состав углеводородного экстракта почек березы повислой Betula pendula (Betulaceae). В экстракте идентифицированы 3,4-секо-даммара-4(29),20(21)Д4(25)-триен-3-овая кислота, 3,4-секотараксаста-4(23)Д0(30)-диен-3-овая кислота, ((18,4К,8К)-9,9-диметил-2,5-диметиленбицикло[6.2.0]декан-4-ил)метанол, (Ш,48^,98)-4,5-эпокси-14-гидрокси-Р-кариофилл-8(15)-ен, (Ш,4К,58,98)-4,5-эпокси-14-гидрокси-Р-кариофилл-8(15)-ен, (1Е,48,58^,8Е)-4,5-эпокси-6-гидрокси-4,8,11,11-
тетраметил-циклоундека-1,8-диен, (ЖДЯ^^,98)-4,5-эпокси-6-гидроксикариофилл-8(15)-ен, (Ш,4Б,58^,98)-4,5-эпокси-6-гидрокси-кариофилл-8(15)-ен, а-бетуленол, 7,4'-диметокси-5-гидроксифлавон, (28)-7,4'-диметокси-5-гидроксифлаванон, (6R)-гидрокси-Р-кариофиллен, (6Я)-гидрокси-а-гумулен, 14-гидрокси-Р-кариофиллен, сложные эфиры цис- и транс-кумаровых кислот и сесквитерпеновых спиртов: 14-гидрокси-Р-кариофиллена, (6Я)-гидрокси-Р-кариофиллена, ((18,4К,8Я)-9,9-диметил-2,5-диметиленбицикло[6.2.0]декан-4-ил)метанола и 14-гидрокси-а-гумулена. Определены газохроматографические индексы удерживания всех идентифицированных соединений.
Ключевые слова: Betula pendula Roth. (Betula verrucosa Ehrh.), вегетативные почки, углеводородный экстракт, три-терпеновые кислоты, флавоноиды, сесквитерпеновые спирты, эпоксиды сесквитерпеновых спиртов, кариофилленолы, гумуленолы, кумараты сесквитерпеновых спиртов.
Введение
Ранее [1, 2] мы сообщали о составе алканов и сесквитерпеновых углеводородов, высших жирных кислот (свободных и связанных в виде сложных эфиров), карбонильных соединений, оксидов и сложных эфиров. В настоящем сообщении приведены результаты исследования состава тритерпеновых кислот, флавоноидов, спиртов, кумаратов спиртов.
Экспериментальная часть
Происхождение образцов почек березы, их характеристика, методы экстракции и разделения экстракта на фракции приведены в [1].
Для хроматографического анализа использовали хромато-масс-спектрометр с газовым хроматографом 6850А, модели G2629A с селективным масс-спектрометрическим детектором HP5973 Network, модели G2577A фирмы «Agilent Technologies, Inc.». Энергия ионизации 70 эВ. Температура сепаратора 280 °С, ионного источника 230 °С. Колонка кварцевая HP-5MS 30000x0,25 мм со стационарной фазой (5% фенилметил-силоксан) толщиной 0,25 мкм. Температура колонки, программирование температуры: при анализе сескви-терпеноидов - от 100 до 280 °С со скоростью 5 °С/мин; при анализе тритерпеноидов - от 150 до 280 °С со скоростью 5 °С/мин и 30 мин изотермы при 280 °С. Температура испарителя 280 °С. Скорость газа-носителя (гелия) 1 см3/мин. Дозируемый объем 0,1 мкл. Индексы удерживания веществ определили по временам удерживания н-алканов фирмы Aldrich. Алканы выбрали такими, чтобы время удерживания характеризуемых соединений находилось между их временами удерживания. Индексы удерживания рассчитали после
* Автор, с которым следует вести переписку.
определения коэффициентов функции I=ax2+bx+c, где I - индекс удерживания, т - время удерживания. Для расчета использовали программу Advanced Grapher 2.08. Индексы удерживания сравнили с данными для аналогичных соединений.
Масс-спектр тритерпеновой кислоты (1) снимался на приборе МХ-1321, энергия ионизации 70 эВ, прямой ввод.
ЯМР-спектроскопия. Прибор - Bruker-AM 500 (500 и 125,76 МГц для спектров ЯМР 1Н и 13С соответственно). Растворитель - CDCl3, 5-шкала.
ИК-спектры снимали на ИК-Фурье спектрометре ФСМ 1201 ООО «Мониторинг» в пленке.
Удельное вращение определяли на приборе Perkin Elmer Polarimeter, Model 341. Длина волны - 589 нм, растворитель - хлороформ, длина кюветы - 1 дм.
Физико-химические и спектральные характеристики выделенных соединений
3.4-секо-даммара-4(29),20(21),24(25)-триен-3-овая кислота (1): Тпл метилового эфира 95-96 °С (из этанола). [а]д +101° (с 0,149; CHCl3).
Масс-спектр (m/z): 441(9), 440(25), 425(5), 397(2), 371(1), 368(2), 367(2), 359(3), 357(2), 339(4), 329(4), 261(3), 257(3), 249(3), 235(5), 229(5), 218(9), 205(13), 204(9), 203(9), 189(16), 175(9), 161(11), 147(14), 135(18), 133(16), 109(67), 107(26), 106(37), 104(20), 95(53), 81(43), 69(82), 55(63), 43(67), 41(100).
Масс-спектр метилового эфира (1) (m/z): 455(8), 454(23), 439(3), 411(8), 373(7), 343(8), 249(8), 229(11), 203(23), 189(31), 175(27), 161(30), 147(31), 135(32), 133(32), 123(45), 109(100), 107(26), 106(37), 93(68), 81(59), 69(90), 55(41), 41(58).
Хроматографический индекс удерживания метилового эфира кислоты (1) - 3206.
ИК-спектр метилового эфира кислоты (1): vmax (см-1), 3077, 1739, 1638, 1456, 1384, 1296, 1174, 1125, 891.
3.4-секо-тараксаста-4(23),20(30)-диен-3-овая кислота (2): Тпл 239-240 °C (из диэтилового эфира).
ИК-спектр: vmax (см-1), 3080, 1737, 1635, 1462, 1399, 1382, 1276, 1190, 1169, 1154, 890.
Метиловый эфир: ^л=153-154 °C (из этанола). [а]д +68,1°(с 0,987; CHCl3).
Масс-спектр (m/z): 455(17,5), 454(55), 439(31), 423(6), 411(2), 386(2), 373(1), 367(7), 343(8,5), 315(2), 271(6), 257(21), 249(21), 229(43), 205(49), 203(64), 189(73), 175(47), 161(31), 147(34), 135(40), 133(49), 123(51), 119(54), 109(100), 107(74), 106(37), 95(80), 93(55), 81(54), 69(55), 55(60), 41(36).
Хроматографический индекс удерживания - 3207.
ИК-спектр: v^ (см-1), 3057, 1740, 1635, 1459, 1449, 1437, 1385, 1352, 1297, 1217, 1197, 1167, 1153, 1130, 1030, 989, 894, 876.
Рентгеноструктурный анализ. При выполнении РСА экспериментальные наборы интенсивностей измеряли на автоматическом дифрактометре «Smart APEX» (графитовый монохроматор, Mo-Ka излучение, ю-9 сканирование). Методом РСА исследовали кристаллы соединения размером 0,15x0,09x0,09 мм C31H50O2 при температуре 100(2) K, орторомбические а 6,5065(7), b 18,597(2), с 21,831(2) Ä, а 90°, ß 90°, у 90°, V 2641,6(5) А3, пространственная группа P2(1)2(1)2(1), ёрасч. 1,143 г/см3, /л 0,069 мм-1, 2,19<9<25,00°, измерено 21087 отражений, из них 2677 отражений [R(int) 0.0624] независимых, R1= 0,0493 (I>2ct(I)), wR2 =0,1168; R1=
0,0618 (по всем данным), wR2 =0,1226. Структура решена прямым методом и уточнена методом наименьших квадратов по F2hkj в анизотропном приближении для всех неводородных атомов. Водородные атомы найдены из разностного синтеза Фурье и уточнены изотропно. Все расчеты проведены с использованием программного комплекса SHELXTL v. 6.10. Длины связей в Ä: O(1)-C(3) = 1,349, O(1)-C(31)= 1,442, O(2)-C(3) =1,191, C(4)-C(23)=1,341, C(20)-C(30)=1,325, средняя длина связей С-С=1,541.
((1S, 4R,8R)-9,9-диметил-2,5-диметиленбицикло[6.2.0]декан-4-ил)метанол (7):
Масс-спектр (m/z): 220(3), 205(20), 189(33), 177(37), 159(67), 145(29), 133(95), 119(70), 107(95), 105(100), 91(78), 79(49), 69(76), 55(22),41(19).
ИК-спектр: vmax (см-1), 3444, 2955, 2928, 2863, 1713, 1455, 1367, 1177, 1045.
(1R,4S,5R,9S)-4,5-эпокси-14-гидрокси-ß-кариофилл-8(15)-ен (8') и (1R,4R,5S,9S)-4,5-эпокси-14-гидрокси-ß кариофилл-8(15)-ен (8''):
Масс-спектр (m/z): 236(<1), 221(1), 205(5), 187(9), 175(9), 161(14), 149(20), 133(24), 121(34), 107(53), 93(100), 79(99), 69(61), 55(57), 41(82).
(1R,4S, 5S, 6R, 9S)-4,5-эпокси-6-гидроксикариофилл-8(15)-ен (9'):
Масс-спектр (m/z): 236(<1), 221(2), 205(3), 203(6), 193(4), 189(5), 175(8), 161(12), 147(13), 135 (14), 121(45), 109(61), 95(76), 82(50), 79(78), 69(100), 55(47), 41(94), 29(18).
(1R,4R,5R,6R,98)-4,5-эпокси-6-гидроксикариофим-8(15)-ен (9""):
Масс-спектр (m/z): 236(<1), 221(2), 207(2), 203(3), 193(3), 189(3), 176(9), 161(11), 147(11), 133(15), 121(42), 109(71), 95(64), 82(73), 79(74), 69(100), 55(46), 41(96), 29(16).
(1E,4S,5S,6R,8E)-4,5^noKcu-6-mdpoKcu-4,8,11,11-mempcmemun-1,8^umoyHdemdueH (10):
Масс-спектр (m/z): 236(1), 221(4), 207(1), 203(<1), 190(1), 175(1), 168(7), 163(2), 154(6), 139(11), 138(12), 135(7), 121(14), 109(100), 93(24), 82(74), 67(60), 55(23), 43(50), 29(9).
7,4-диметиловый эфир нарингенина ((S')-7,4'-диметокси-5-гидроксифлаванон):
Тпл 114-115 °С (из смеси гексан - диэтиловый эфир - 1 : 1)
Масс-спектр (m/z): 301(13), 300(72), 299(44), 193(20), 166(18), 134(100),121(64).
[a]D20 -27,0°(c 1,19; CHCl3).
7,4 -диметиловый эфир апигенина (7,4"-диметокси-5-гидрокси-флавон):
Тпл 174-176 °С (из смеси гексан - диэтиловый эфир - 1 : 1)
Масс-спектр (m/z): 299(23), 298(100), 269(22), 166(5), 135(18), 117(9).
Обсуждение результатов
Фракция №5 (4,0% от сухих почек), которую элюировали из колонки с силикагелем бензолом, содержала кислоты [1]: в ИК-спектре фракции имелся сигнал при 1740 см-1, пятно на ТСХ окрашивалось бром-крезоловым зеленым. Часть фракции (100 мг) прометилировали диазометаном и анализировали методом хромато-масс-спектрометрии. На хроматограмме наблюдали пики двух соединений с одинаковыми массовыми числами 454, что соответствует метиловым эфирам тритерпеновых кислот. Кислоту (2) выделили из фракции в виде прозрачных кристаллов методом кристаллизации из ацетона. Кислоту (1) отделили от остатка кислоты (2) препаративной тонкослойной хроматографией маточника на силикагеле с использованием в качестве элюента смеси бензола с 5% ацетона.
На ЯМР 1Н спектре (табл. 1) кислоты (1) наблюдали характерный сигнал от протона при ненасыщенном атоме углерода, связанном с СН2-группой (дт 5,12 м.д. J=1,4; 6,8), и сигналы шести метильных групп. Сигналы метильных групп 1,61; 1,68 м.д. и названные выше сигналы протонов в виде дублета триплетов характерны для изопропилиденовой группы боковой цепи тетрациклических тритерпеноидов, например, со скелетами циклоартана, ланостана, даммарана. Сигналы протонов (синглеты с центрами при 4,72, 4,69 м.д. на 1 Н каждый) у углеродов, сигналы которых проявились в виде синглета с центром 148,2 м.д. и триплета с центром 107,6 м.д. соответственно, а также сигналы протонов с центрами при 4,85 и 4,66 м.д. на 1Н каждый у атомов углерода, сигналы которых в ЯМР 13С спектре дали триплет с центром 113,1 и синглет с химическим сдвигом 152,6 м.д. соответственно, отнесли к двум экзометиленовым группам. Углерод карбоксильной группы проявляется в ЯМР 13С спектре в виде синглета с центром 180,60 м.д., в метиловом эфире этот сигнал смещается в более сильное поле 174,54 м.д., и возникает сигнал с центром 51,55 м.д. (квартет), характерный для углерода ОСН3-группы. В спектре ЯМР :Н протоны у атома углерода метоксила наблюдаются в виде синглета с центом 3,64 м.д.
Наличие в соединении сигналов трех метильных групп (синглеты на 3Н с центрами 0,85; 0,87; 1,01 м.д.), трех метилов у атома углерода двойной связи (3Н, синглеты, 1,61, 1,68 и 1,72 м.д.), двух экзометиленов и карбоксильной группы (экзометилены и карбоксильная группа образуются из метильных групп) предполагает трансформацию скелета тритерпеноида (при циклизации оксида сквалена до тетрациклических тритер-пеноидов в молекуле может быть только восемь метильных групп). Такая трансформация тритерпеноида может быть связана с разрывом кольца А. Известно [3-7], что в этом случае атом С3 окисляется до карбоксила, а при С4 одна из метильных групп превращается в экзометилен. Другая метильная группа дает сигналы протонов в виде синглета, смещенного в слабое поле (1,72 м.д.) из-за соседства двойной связи. В совокупности наблюдаемые сигналы позволяют предположить, что выделенное соединение является секо-кислотой с карбоксильной группой при С3. Вторая экзометиленовая группа находится в боковой цепи молекулы секо-кислоты (С20-С2і). Отсутствие в спектре ЯМР 13С сигналов для атомов углерода двойной связи в циклической части молекулы и молекулярная масса соединения дают возможность полагать, что выделенная кислота имеет структуру даммарана. Суммируя спектральные данные и биосинтетические положения образования тритерпеноидов, предположили, что выделенное соединение - это 3,4-секо-кислота даммаранового типа с экзометиленовой группой С20-С21 в боковой цепи (1). Даммарановый тип тритерпеноидов характерен для рода Betula [8]. Данных о выделении секо-кислоты с экзометиленовой группой в боковой цепи в литературе не найдено. Вероятно, соединение 3,4-секо-даммара-4(28),20(21),24-триен-3-овая кислота впервые выделено
из природного источника. Соединению предлагаем дать тривиальное название - даммареновая кислота. Ее содержание составило 1,8% от массы сухих почек.
В литературе имеются сообщения о наличии даммареноликовой кислоты в смоле даммары [3, 4] и в древесине Cabralea Eichleriana DC. (Meliaceae) [5]. Строение даммараленоликовой кислоты отличается от выделенной нами кислоты наличием третичного гидроксила при С20 в боковой цепи. Масс-спектр метилового эфира даммареноликовой кислоты [4] из-за дегидратации (М-18) в процессе анализа почти не отличался от спектра метилового эфира кислоты (1). Секо-кислоты даммаранового типа с гидроксилом у С20 также выделяли из цветков Alnus serrulatoides [6]. В листьях березы Betula ovalifolia ранее обнаруживали 20,24 эпоксид
3,4-секо-кислоты даммаранового типа [7].
даммареноликовая кислота
22
28
1
2
Таблица 1. ЯМР 1Н и 13С спектральные характеристики свободной 3,4-секо-даммара-4(29),20(21),24(25)-триен-3-овой кислоты (даммареновая кислота) (1) и метилового эфира
№ Кислота Метиловый эфир
атома С 5 С, м.д. 5 Н, м.д. (J в Гц) 5 С 5 Н
1 34,07 т 34,16 т
2 28,88 т 2,38 м 28,86 т 2,33 м
3 180,60 с 174,54 с
4 148,19 с 147,52 с
5 50,63 д 50,80 д
6 24,70 т 24,61 т
7 35,70 т 34,55 т
8 40,10 с 40,10 с
9 41,21 д 41,21 д
10 39,11 с 39,17 с
11 21,90 т 21,89 т
12 29,72 т 28,54 т
13 45,39 д 45,37 д
14 49,82 с 50,29 с
15 30,70 т 31,38 т
16 25,00 т 25,01 т
17 47,81 д 47,70 д
18 15,51 кв 1,01с 15,44 кв 1,00 с
19 20,48 кв 0,85 с 20,11 кв 0,84 с
20 152,60 с 152,51 с
21 107,62 т 4,69 шир. с, 4,72 шир. с 107,56 т 4,73 с и 4,70 с
22 31,50 т 31,37 т
23 27,12 т 27,04 т
24 124,52 д 5,12 т (7,0 Гц) 124,41 д 5,13 т
25 131,50 с 131,37 с
26 25,00 кв 1,61 с 25,02 кв 1,60 с
27 17,74 кв 1,68 с 17,67 кв 1,68 с
28 23,31 кв 1,72 с 23,22 кв 1,72 с
29 113,12 т 4,85 д (2,6 гц), 4,66 д 113,35 т 4,84 шир. с, 4,64 шир. с
30 15,95 кв 0,87 с 15,78 кв 0,87 с
ОСН3 51,55 кв 3,64 с
Кислота (2) после выделения из фракции была прометилирована диазометаном. Спектр ЯМР 13С позволил установить наличие в соединении 31 атома углерода (табл. 2) и классифицировать их по количеству связанных с ними атомов водорода (программа DEPT). В соединении определены 7 СН3, 12СН2 и 5СН групп атомов. По данным спектров ЯМР 13С и 1Н установили наличие в структуре соединения фрагмента СН3-ОС(О)-(спектр ЯМР 1Н: 3,66 м.д., синглет, 3Н, СН3; спектр ЯМР 13С 51,53 м.д., квартет от атома углерода метиль-ной группы и 154,50 м.д., синглет от атома углерода карбонильной группы сложного эфира) и двух экзоме-тиленовых групп >С=СН2 (спектр ЯМР 'Н: синглеты 4,84; 4,64 м.д. от одной и 4,61, 4,60 м.д. от другой; спектр ЯМР 13С: 113,30 от СН2 и 147,57 м.д. от С; 107,18 от СН2 и 154,50 м.д. от С). Синглет с центром 1,72 м.д. на 3Н в спектре ЯМР :Н и сигнал углерода - квартет с центром 23,22 м.д. в спектре ЯМР 13С, отсутствие сигналов других двойных связей, кроме экзометиленов, определяют наличие в молекуле фрагмента -С(СН3)=СН2. Сходство описанных выше сигналов с сигналами атомов даммарановой 3,4-секо-кислоты (1) позволило предположить, что выделенное соединение также является тритерпеноидом и секо-кислотой. Но наличие в спектре соединения четырех ангулярных метильных групп (синглеты 0,84; 0,85; 0,93; 1,05 м.д., по 3 Н каждый), в отличие от трех ангулярных метильных групп и изопропилиденовой группы в соединении (1), предполагает, что выделенное соединение относится к другому типу тритерпеноидов, а именно к пента-циклическим тритерпеноидам. Спектры ЯМР также показали наличие в молекуле метильной группы (1,01 м.д., дублет J=6,4 Гц; 3H), связанной с -СН- группой (2,09 м.д. дублет дублетов J=6,4 и 7,0 Гц, 1Н, -СН-). Для метилового эфира тритерпеновой кислоты с массой 454, двумя двойными связями и карбоксильной группой существование группы атомов СН3-СН- возможно у пентациклического тритерпеноида, в котором метильная группа связана с циклом. Спектральным характеристикам (программы COSY и COLOC) наиболее удовлетворяла структура (2).
Полученные данные не давали возможности установить расположение метила и экзометилена в кольце Е и абсолютную конфигурацию молекулы. Для решения этой проблемы был проведен рентгеноструктурный
анализ кристаллов и определено оптическое вращение соединения. Знак вращения [а]д +68,1° (с 0,987; CHCl3) обычен для большинства известных тритерпеноидов, и структура (2) удовлетворяет результатам рентгеноструктурного анализа, ЯМР-спектроскопии и знаку оптического вращения. Расположение метила в кольце Е обычно для тритерпеноидов тараксастанового типа [9].
Данных о выделении 3,4-секо-тараксаста-4(24),20(30)-диен-3-овой кислоты (2) в литературе по исследованию химического состава экстрактивных веществ различных видов берез, а также из других растительных источников нами не найдено. Предлагаем полученному соединению дать тривиальное название - таракса-стеновая кислота. Содержание кислоты составило 0,4% от массы а.с. почек.
Фракции 6-8 петролейного экстракта почек березы [1] (20,7% от петролейного экстракта) были объединены для повторной хроматографии на колонке с силикагелем (табл. 3).
Таблица 2. 1Н и 13С спектральные данные метилового эфира секо-кислоты (2)
№ атома С 5 С, м.д. 5 Н, м.д. (J в Гц) № атома С 5 С, м.д. 5 Н (J в Гц)
1 34,12 т 1,5-1,7 м 16 38,20 т 1,18 и 1,24 м
2 28,45 т 2,17 и 2,35 м 17 34,50 с -
3 174,59 - 18 48,58 д 0,98 дд (18-19=7,0; 18-3=11,2)
4 147,57 с - 19 39,32 д 2,09 дд (19-29=6,4; 19-18=7,0)
5 50,29 д 1,96 дд (5-6b=3,0; 5-6a=12,0) 20 154,50 с -
6 24,55 т 1,34 м и 1,74 м 21 25,58 т 2,18 и 2,43 м
7 26,67 т 0,96 м и 1,63 м 22 38,86 т 1,3-1,45 м
8 40,55 с - 23 113,3 т Ha - 4,84, Hb - 4,64 шир. с
9 39,21 д 1,59 м 24 23,22 кв 1,72 с
10 39,21 с - 25 20,20 кв 0,84 с
11 26,08 т 1,68 м и 1,08 м 26 14,63 кв 0,93 с
12 21,99 т 1,46 м и 1,28 м 27 15,93 кв 1,05 с
13 40,65 д 1,52 м 28 19,48 кв 0,85 с
14 42,41 с - 29 25,41 кв 1,01 д (29-19=6,4)
15 32,55 т 1,36 м 30 107,18 т 4,61 и 4,60 шир. с
OCH3 51,53 кв 3,66 с
Таблица 3. Результаты хроматографии фракций 6-8 [1]
№ фракции Элюэнт (% ДЭ в ПЭ) Содержание, в % от массы ПЭ-экстракта Соединение Индекс удерживания
1 7 3,0 14-Гидрокси-Р-кариофиллен (3) 1693
2 15 3,9 7,4’-Диметокси-5-гидрокси-флаванон (11) 2705
3 17 6,1 и 1,2 (6Я)-Гидрокси-Р-кариофиллен (4) и (6R)-гидроксигумулен (5) 1631
4 20 0,5 7,4’-Диметокси-5-гидроксифлавон (12) 3147
5 25 0,4 а-Бетуленол (6) (5а-гидроксикариофилла-4(14),8(15)-диен) 1658
6 27 0,6 ((^,4К,8К)-9,9-Диметил-2,5-диметилен-бицикло-[6.2.0]декан-4-ил) метанол (Т-бетуленол (7)) 1665
7 30 2,1 Кумараты сесквитерпеновых спиртов 3082, 3122, 3137, 3153
8 45 1,2 Эпоксиды 14-гидрокси-Р-кариофиллена 8' и 8" 1818
9 47 0,7 Эпоксиды 6-гидрокси-Р-кариофиллена 9' и 9'' 1731-9'' 1738-9'
10 50 0,4 Эпоксид 6-гидроксигумулена (10) 1753
В составе углеводородного экстракта были идентифицированы следующие сесквитерпеновые спирты:
ОН
H
14 OH
'H
OH
~гг
:12
'H
3
4
5
6
7
Идентификацию соединений 3-5 описывали в предыдущем сообщении [2] при установлении строения спиртов - продуктов омыления соответствующих ацетатов.
Фракция 5 содержала сесквитерпеновый спирт (6): масс-спектр с молекулярным ионом массой 220 и 15 атомов С на спектре ЯМР 13С. На спектре ЯМР 1Н (6) присутствовали сигналы протонов двух экзометиленовых групп: широкие синглеты на 1Н каждый при 4,78; 4,79 и 4,96; 5,05 м.д., сигналы двух метильных групп при 0,98 м.д. Сигнал протона в виде дублета дублетов при 4,09 м.д. у углерода с вторичной спиртовой группой (75,23 м.д. ЯМР 13С, DEPT) в соединении (6) был сдвинут в сторону слабого поля, что указывало на соседство ненасыщенного атома углерода. Спектральные характеристики (ЯМР 1Н, 13С) соединения (6) совпали с характеристиками [10] хорошо известного кариофилленола, в том числе и в составе почек березы, а-бетуленола [11].
Установление структуры соединения (7) (((^,4К,8К)-9,9-диметил-2,5-диметиленбицикло[6.2.0]декан-4-ил) метанол), выделенного из фракции 6 (табл. 3), подробно обсуждается в [12]. Данных о получении соединения с такой структурой в литературе нами не найдено; для него предлагаем дать тривиальное название - Т-бетуленол.
Фракция 7 содержала кумараты сесквитерпеновых спиртов - сложные эфиры цис- и транс-кумаровых кислот и сесквитерпеновых спиртов: 6-гидрокси-р-кариофиллена, 14-гидрокси-р-кариофиллена, 14-
гидрокси-а-гумулена, а также ((^,4К,8Я)-9,9-диметил-2,5-диметиленбицикло[6.2.0]декан-4-ил) метанола (Т-бетуленола) [12]. Все соединения впервые выделены из природных источников.
Фракция 8 содержала вещества, которые давали один пик на хроматограмме ГЖХ. Молекулярная масса соединений - 236 (ГХ МС). Предположили, что фракция состоит из двух изомеров сесквитерпеноидов с двумя кислородными атомами. Характер сигналов на ЯМР 1Н спектре был аналогичен сигналам протонов
4,5-эпокси-р-кариофиллена: синглеты в области 4,76-4,90 м.д. (протоны экзометиленовой группы), синглеты в области 0,96-0,99 м.д. (сигналы протонов метильных групп), сигналы протона в области 3,04-3,13 м.д. у атома углерода, связанного с кислородом оксида. Кроме этих сигналов, имеются сигналы протонов, характерные для протонов первичной спиртовой группы. На ЯМР 13С присутствовали сигналы углерода в области спектра 62-65 м.д., а на спектре ЯМР 1Н - сигналы протонов в области 3,38-3,60 м.д. Все сигналы удовле-
3
творяли структуре 4,5-эпоксида 14-гидрокси-р-кариофиллена, но было непонятно их обилие. Это явление объяснено в [13]. В данной работе показано, что при эпоксидировании хлоропероксибензойной кислотой 14-гидрокси-р-кариофиллена образуются два изомера, обозначенные авторами как Ра (8')и рр (8") в соотношении 7 к 3.
СН2ОН
Н1
СН2ОН
Н
ОН
Н1
ОН
9'
9"
10
Данные ЯМР-спектров выделенных оксидоспиртов и приведенных в [13] совпали. Возможно, что в почках такие оксиды образуются из 14-гидрокси-р-кариофиллена не ферментативным путем, а в результате автоокисления. Таким образом, фракция 8, выделенная из экстракта почек методом колоночной хроматографии, содержала изомеры оксида 14-гидрокси-р-кариофиллена: (1К,48,5К,98)-4,5-эпокси-14-гидрокси-р-кариофилл-8(15)-ен (8') и (1К,4К,58,98)-4,5-эпокси-14-гидрокси-р-кариофилл-8(15)-ен (8'') в соотношении 7 к 3 (по соотношению площадей сигналов протонов первичной спиртовой группы). Данных о получении таких соединений из природного сырья в литературе не найдено.
Фракцию 9 разделили флэш-хроматографией на силикагеле градиентным элюированием смесью бензол-ацетон на два соединения в соотношении 4 : 6. Масс-спектры соединений были близки спектрам предыдущей фракции, а на ЯМР :Н спектрах обоих веществ присутствовало по три сигнала метильных групп. В каждом соединении сигнал одной из них был сдвинут в сторону слабого поля, но с разным химическим сдвигом: 1,28 и 1,52 м.д. (табл. 4). На спектрах также отмечались сигналы протонов (дублеты на 1Н каждый при 2,86 и 2,95 м.д.), расположенные в месте, обычном для простых эфиров и эпоксидов. Методом двойного резонанса установили, что эти протоны взаимодействуют с протонами, сигналы которых имеют химический сдвиг 4,30 и 3,57 м.д. соответственно. Данные протоны находятся у атомов углерода с гидроксильными группами (вторичные спирты). Также присутствовали сигналы, обычные для производных кариофиллена: синглеты от метильных групп от 0,99 до 1,01 м.д. и синглеты от экзометиленовых групп от 5,02 до 5,16 м.д. Данные ЯМР 1Н и 13С спектров (табл. 4) удовлетворяли структурам эпоксидов 6-гидрокси-р-кариофиллена: (1К,48,58,6К,98)-4,5-эпокси-6-гидрокси-кариофилл-8(15)-ен (9') и (1К,4Я,5К,6Я,98)-4,5-эпокси-6-гидрокси-кариофилл-8(15)-ен (9''). Соотношение изомеров 6 : 4. Соединения выделены впервые из природного сырья.
На ЯМР 1Н спектре фракции 10 (табл. 4), состоящей из индивидуального соединения (13), присутствовали сигналы, характерные для гумулена и его производных: сигнал в виде дублета от протона при первом атоме углерода с центром 5,23 м.д., мультиплет с соответствующими константами спин-спинового взаимодействия при 5,26 м.д. от протона соседнего атома углерода (двойной резонанс), триплет при 5,03 м.д. от протона у девятого атома углерода, сигнал протонов метильной группы, связанной с ненасыщенным атомом углерода, сигнал метильной группы, связанной с эпоксидным кольцом при 1,31 м.д. Такие же сигналы наблюдаются в эпоксиде гумулена [14]. Вместе с тем присутствовали сигналы протонов, аналогичные сигналам протонов эпоксидов (6Я)-гидрокси-р-кариофиллена: дублет при 2,65 м.д. от протона эпоксидного кольца, мультиплет при 3,67 м.д. от протона у атома углерода с вторичной спиртовой группой, соседней с эпоксидным кольцом. Предположили, что выделенное соединение является 4,5-эпоксидом 6-гидрокси а-гумулена (10). Большая константа спин-спинового взаимодействия (9,2 Гц) между протонами при 5-м и 6-м углеродных атомах предполагает их противоположное расположение относительно плоскости кольца, как у соединения (9'). Так как, эпоксид гумуленола образуется из (6Я)-гидрокси-а-гумулена, гидроксильная группа которого направлена в сторону от наблюдателя, то, скорее всего, она имеет структуру (1Е, 48,58,6Я,8Б)-
4,5-эпокси-6-гидрокси-4,8,11,11-тетраметил-циклоундека-1,8-диена (10).
Данных о выделении соединения (10) в литературе не найдено.
Таблица 4. Данные ЯМР 1Н и 13С спектров соединений (9'), (9''), (10)
№ 9'' 9' 10
атома С 5 Н, м.д. 5 С, м.д. 5 Н, м.д. 5 С, м.д. 5 Н, м.д.
1 1,55 м 55,35 1,50 м 50,37 5,23 д
2 а 1,50-1,62 м 27,63 а 1,70-1,72 м 26,83 5,26 ддд
Ь 1,50-1,62 м Ь 1,70-1,72 м
3 а 2,04 м 39,37 а 2,35 м 38,54 а 2,52 дд
Ь 1,67 м Ь 1,67 м Ь 1,74 дд
4 49,28 49,31
5 2,86 д 64,22 2,98 д 64,01 2,65 д
6 4,30 ддд 67,57 3,57 ддд 67,63 3,67 ддд
7 а 1,91 дд 40,23 а 2,11 дд 39,64 а 2,34 дд
Ь 1,96 дд Ь 2,80 дд Ь 2,40 дд
8 147,65 150,23
9 2,50 ддд 46,93 2,39 ддд 47,34 5,03 шир. т
10 а 1,77 д 41,39 а 1,86 дд 39,92 1,96 шир. д
Ь 1,77 д Ь 1,61 дд
11 32,94 33,47
12 0,99 с 22,43 0,95 с 22,34 1,09 с
13 1,00 с 29,93 0,99 с 29,90 1,10 с
14 1,52 с 16,91 1,28 с 17,53 1,31 с
15 5,15 и 5,03 шир.с 113,96 5,16 и 5,02 шир.с 112,42 1,63 с
Примечание. ./[№]: для 9': 5-6 = 4,1; 6-7а=9,4; 6-7Ь=6,5; 7а-7Ь=12,0; 1-9=9,2; 9-10а=8,9; 9-10Ь=10,0; 10а-10Ь=11,0; для 9': 5-6=9,7; 6-7а=10,2; 6-7Ь=6,5; 7а-7Ь=11,3; 1-9=9,2; 9-10а=8,5; 9-10Ь=9,0; 10а-10Ь=10,7; для 10: 1-2=15,8; 2-3а=6,1; 2-3Ь=10,4; 3а-3Ь=13,4; 5-6=9,2; 6-7а=8,0; 6-7Ь=5,0; 7а-7Ь=10,1; 9-10а=7,0; 9-10в=7,0; 10а-10Ь=10,0.
Фракции 2 и 4 (табл. 3) после удаления растворителя кристаллизовались, при проявлении тонкослойных хроматограмм поглощали ультрафиолет и давали на спектре ЯМР 1Н сигналы протонов ароматических колец. Хроматографические характеристики (ТСХ, ГЖХ), а также данные спектров ЯМР 1Н фракций совпали с данными выделенных нами ранее из эфирного экстракта почек [15] 7,4 ' -диметилового эфира нарингенина (7,4'-диметокси-5-гидрокси-флаванон) (11) и 7,4'-диметилового эфира апигенина (7,4'-диметокси-5-гидроксифлавон) (12).
11 12
Так как соединение (11) может быть оптически активным, то был измерен показатель вращения. Вещество оказалось левовращающим, что характерно для большинства флаванонов [16, с. 543], и имеет соответственно 8-конфигурацию второго атома углерода.
Выводы
Экстракт березовых почек, полученный экстракцией петролейным эфиром, содержит неизвестные ранее тритерпеновые секо-кислоты даммаранового и тараксастанового рядов, метоксилированные флавоноиды, сесквитерпеновые спирты кариофилланового и гумуланового рядов и их производные, в том числе впервые выделенные кумараты сесквитерпеновых спиртов кариофилланового и гумуланового рядов, эпоксиды соответствующих сесквитерпеновых спиртов. Определены газохроматографические индексы удерживания всех идентифицированных соединений.
Список литературы
1. Ведерников Д.Н., Pощин В.И. Экстрактивные вещества почек березы повислой Betula pendula Roth. (Betulaceae). 1. Состав жирных кислот, углеводородов и сложных эфиров // Химия растительного сырья. 2009. №3. С. б9-7З.
2. Ведерников Д.Н., Pощин В.И. Экстрактивные вещества почек березы повислой Betula pendula Roth. (Betulaceae). 2. Карбонильные соединения и оксиды. Сложные эфиры // Химия растительного сырья. 2009. №3. С. 75-83.
3. Poehland B.L., Carte B.K., Francis T.A., Hyland L.J., Allaudeen H.S., Troupe N. In vitro antiviral activity of dammar resin triterpenoids // Journal of natural products. 1987. V. 50, N4. Pp. 70б-71З.
4. Doelen G.A. der van, Berg K.J. den van, Boon J.J., Shibayama N., René De la Rie E.R., L. Genuit W.J. Analysis of fresh triterpenoid resins and aged triterpenoid varnishes by high-performance liquid chromatography-atmospheric pressure chemical ionisation (tandem) mass spectrometry // Journal of Chromatography A. 1998. V. 809. Pp. 21-37.
5. Rao M.M., Meshulam H., Zelnik R., Lavie D. Cabralea Eichleriana DC.(Meliaceae)-I. Structure and stereochemistry of wood extractives // Tetrahedron. 1975. V. 31. Pp. 333-339.
6. Suga T., Hirata T. New C31 secodammarane-type triterpenoids, alnuseric acid and alniselide, in the male flowers of Al-nus serrulatoides // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1979. V. 52, N4. Pp. 1153-1155.
7. Fuchino H., Satoh T., Yokochi M., Tanaka N. Chemical evaluation of Betula species in Japan. V. Constituents of Betula ovalifolia // Chem. Pharm. Bull. 1998. V. 4б, N1. Pp. 1б9-170.
8. Похило Н.Д., Уварова Н.И. Изопреноиды различных видов рода Betula // Химия природных соединений. 1988. №3. С. 325-341.
9. Chiang Y.M., Kuo Y.H. Taraxastane-type triterpenes from the Aerial roots of Ficus microcarpa // J. Nat. Prod. 2000. V. бЗ. Pp. 898-901.
10. Collado I.G., Hanson J.R., Sánchez M. The cleavage of caryophyllene oxide catalysed by tetracyanoethylene // Tetrahedron. 199б. V. 52, N23. Pp. 79б1-7972.
11. Ткачев А.В. Химия кариофиллена и родственных соединений // Химия природных соединений. 1987. №4. C. 475-499.
12. Ведерников Д.Н., Галашкина Н.Г., Pощин В.И. Сложные эфиры почек Betula pendula (Betulaceae) // PaCTra^^ ные ресурсы. 2007. Вып. 3. С. 84-92.
13. Barrero A.F., Altarejos J., Barragan A., Lara A., Molina J., Oltra J.E. et al. Stereochemistry of 14-hydroxy-ß-caryophyllene and related compounds // Tetrahedron. 1995. V. 51, N13. Pp. 3813-3822.
14. Tsui W-Y., Brown G.D. Sesquiterpenes from Baeckea frutescenes // J. Nat. Prod. 199б. V. 59. Pp. 1084-108б.
15. Галашкина Н.Г., Ведерников Д.Н., Pощин В.И. Флавоноиды почек Betula pendula Roth. // Paстительные ресурсы. 2004. №1. C. б2-б8.
16. Rowe J.W. Natural products of woody plants. Berlin; Heidelberg, N.Y., London, Paric, Tokyo, Hong Hong, 1990. б90 p.
Поступило в редакцию 24 июля 2009 г.
После переработки 26 октября 2009 г.
