CC BY
138
Химия растительного сырья. 2010. №3. С. 129-133.
УДК 547.972
КСАНТОНЫ И ФЛАВОНОИДЫ GENTIANA ALGIDA PALL
© М.М. Тожибоев1, Э.Х. Ботиров2 , Г.А. Усманова2
1 Андижанский государственный медицинский институт, пр. Навои, 124,
Андижан, 710015 (Узбекистан) e-mail: [email protected]
2Сургутский государственный университет, ул. Энергетиков, 22, Сургут,
628412 (Россия) e-mail: [email protected]
Статья посвящена фитохимическому изучению ксантонов и флавоноидов Gentina algida Pall (горечавка холодная) (семейство Gentianaceae). Из надземной части горечавки холодной выделены ксантоны беллидифолин, изобеллидифо-лин, сверхирин, 1,5,8-тригидрокси-3,4-диметоксиксантон, сверцианолин, а также флавон-С-гликозид сверцизин. Выделенные соединения идентифицированы на основании результатов химических превращений и данных УФ-, ПМР-, 13С ЯМР и масс-спектров. Установлено, что в надземной части горечавки холодной в основном содержатся соединения, являющиеся производными 1,3,5,8-тетрагидроксиксантона.
Ключевые слова: Gentiana algida Pall. - горечавка Карелина, Gentianaceae, ксантоны, О-гликозид ксантона, фла-вон-С-гликозид.
Введение
Ксантоны - класс природных фенольных соединений, имеющих структуру дибензо-у-пирона и содержащих в молекуле гидрокси-, метокси-, ацетокси-, метилендиоксигруппы и другие заместители. Их находят в свободном виде и в составе О- и С-гликозидов [1]. Интерес к этому классу соединений вызван широким спектром фармакологического действия: кардиотоническое, диуретическое, гипогликемическое, гепатопро-текторное, желчегонное, психотропное. Отмечена противовирусная и противотуберкулезная активность ксантонов [1, 2]. Они распространены преимущественно среди горечавковых, зверобойных, истодовых, тутовых. К числу богатых источников ксантонов относятся растения семейства Gentianaceae [3, 4]. Различные виды растений рода Gentiana L. используются в научной и народной медицине при болезнях печени, желчного пузыря, подагре, артрите, экземе, при расстройстве пищеварения и других заболеваниях [4]. Из представителей этого рода выделены ксантоны, флавоноиды, иридоиды, лигнаны, алкалоиды и другие классы биологически активных веществ [1, 3-5]. Продолжая исследование ксантонов и флавоноидов растений рода Gentiana L., мы изучили надземную часть Gentina algida Pall (горечавка холодная) [3, 6]. Горечавку холодную тибетская медицина рекомендует при интоксикациях, заболеваниях легких и горла, а также как жаропонижающее средство. Ранее из горечавки холодной были выделены флавон-С-гликозиды - изоориентин и ориентин, иридоиды - сверозид, трифлорозид, генциопикрозид, децентрапикрин А и другие соединения [3, 4]. В настоящей статье приведены данные по выделению и идентификации пяти ксантонов и одного фла-вон-С-гликозида из надземной части горечавки холодной.
Экспериментальная часть
Надземная часть горечавки холодной собрана в период цветения на территории Республики Кыргызстан. Образцы были определены канд. биол. наук С. Мелибаевым. Гербарные образцы хранятся в коллекции Института химии растительных веществ АН Республики Узбекистан.
Измельченное воздушно сухое сырье (1,7 кг) при комнатной температуре 6 раз экстрагировали этанолом. Объединенный экстракт отгоняли в вакууме, и сгущенный остаток (0,7 л) разбавили водой в соотношении
* Автор, с которым следует вести переписку.
1 : 1 и последовательно встряхивали хлороформом и бутанолом. Отогнав растворители, получили 146 г (7,6% от веса сырья) хлороформной и 60 г (3,5% от веса сырья) бутанольной фракции.
Часть хлороформной фракции (46 г) хроматографировали на колонке с силикагелем в градиентной системе растворителей гексан - хлороформ (95 : 5 ^ 5 : 95). Из отдельных элюатов выделили 0,232 г сверхири-на, 0,124 г изобеллидиф олина и 0,197 г беллидифолина.
Хроматографированием части бутанольной фракции (40,0 г) на колонке с силикагелем в градиентной системе растворителей хлороформ - метанол (97 : 3 ^ 80 : 20) получили 0,498 г сверционолина, 0,253 г
1,5,8-тригидрокси-3,4-диметоксиксантона, 0,387 г беллидифолина и 0,420 г сверцизина.
Полученные вещества очищены дробной перекристаллизацией из различных растворителей и рехрома -тографированием на силикагеле и полиамиде.
УФ-спектры снимали на спектрофотометре Hitachi EPS-3T в этаноле, масс-спектры получали на приборе MS 25RF (Kratos) с системой обработки информации DS 90.
Спектры ПМР снимали на спектрометре Tesla BS-567A с рабочей частотой 100 МГц в Py-d5 и CDCl3, спектры 13С ЯМР - на приборе Varian XL-100 при 25,2 МГц с ТМС в качестве внутреннего стандарта. Химические сдвиги приведены в миллионных долях (м.д.) в 5-шкале. Температуры плавления определяли на приборе типа «Boetius» с визуальным устройством РНМК 0,5.
Для тонкослойной хроматографии (ТСХ) использовали пластинки Silufol UV-254. Колоночную хроматографию проводили на силикагеле марки КСК 100/160 мкм. Пятна ксантонов и флавоноидов при ТСХ наблюдали в УФ-свете, обнаруживали проявлением парами аммиака, опрыскиванием 0,5% спиртовым раствором NaOH и 1% раствором ванилина в серной кислоте. Моносахариды обнаруживали с помощью бумажной хроматографии (Filtrak №11) опрыскиванием кислым анилинфталатом с последующим нагреванием в течение 3-5 мин при 90-100 °С.
Результаты и обсуждение
Этанольной экстракцией измельченной воздушно сухой надземной части горечавки холодной с последующим разделением суммы экстрактивных веществ на хлороформную и бутанольную фракции и хроматографированием полученных фракций на колонках с силикагелем выделили пять производных ксантона и один фла-воноид. Из хлороформной фракции выделены вещества 1-3, а из бутанольной фракции - соединения 1, 4-6. На основании изучения спектральных данных соединения 1-5 отнесены к производным ксантона, а вещество 6 -к флавон-С-гликозидам. Полученные соединения идентифицированы на основании результатов химических превращений (метилирование, ацетилирование, кислотный гидролиз), данных УФ-, ПМР- и 13С-ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометрии, а также сравнением физико-химических констант и спектральных данных с литературными сведениями. Данные ПМР спектров соединений 1-5 приведены в таблице.
Соединение 1 состава Сі4Ні006 с т.пл. 273-276 °С в УФ-спектре содержит полосы поглощения при 254, 276, 330 нм, характерные для ксантонов [7, 8].
В его ПМР-спектре проявляются сигналы -ОСН3 группы, четырех ароматических протонов Н-2 и Н-4, Н-6 и Н-7 и двух хелатных гидроксильных групп в положениях 1 и 8 ксантонового ядра.
Данные УФ- и ПМР-спектров показывают, что ксантон 1 содержит одну метоксильную и три фенольные гидроксильные группы, которые занимают положения 1, 3, 5, 8 ксантонового ядра. В масс-спектре соединения 1, наряду с пиком молекулярного иона с m/z 274 (М+,100%), имеются пики ионов с m/z 245 (М-СНО), 231 (М-СО-СНз), 181, 169, 131, 119 и другие, характерные для ксантонов, содержащих -ОСН3 группу в положении С-3 [1].
При метилировании ксантона 1 эфирным раствором диазометана получили известный ксантон сверхирин (1,8-дигидрокси-3,5-диметоксиксантон) [8, 9].
Таким образом, совокупность полученных данных и сравнение их с литературными сведениями указывают на то, что рассматриваемое вещество является 1,5,8-тригидрокси-3-метоксантоном, или беллидифоли-ном [8-10].
Соединение 2 с т.пл. 259-261 °С, Xmax 254, 278, 338 нм имеет идентичный с беллидифолином состав
С14Н10О6.
Спектр ПМР ксантона 2 содержит сигналы протонов -ОСН3 и четырех ароматических протонов: Н-2, Н-4, Н-6 и Н-7. В слабопольной области спектра проявляются сигналы двух хелатных гидроксильных групп при 11,24 и 11,86 м.д. в виде уширенных синглетов.
Сравнение спектров ПМР беллидифоллина и ксантона 2 показывает, что они содержат сигналы аналогичных протонов, отличающихся значениями химсдвига (табл.).
В масс-спектре ксантона 2 максимальным является пик иона с m/z 259, образующийся в результате отщепления метильной группы от молекулярного иона с m/z 274. Подобная масс-фрагментация характерна для ксантонов, содержащих метоксильную группу в положениях С-4 или С-5 [1].
В отличие от беллидифолина, ксантон 2 не дает госсипетиновую пробу на пара-диоксигруппировку. Приведенные данные указывают на наличие метоксильной группы в положении С-5 ксантона 2.
На основании вышеизложенных данных и сравнения их с литературными сведениями ксантон 2 идентифицировали с изобеллидифолином (1,3,8-тригидрокси-5-метоксиксантоном) [8, 11].
Соединение 3 состава Ci5Hi206, М+ 288 с т.пл. 186-187 °С на основании присутствия максимумов поглощения при Xmax 255, 280 и 338 нм в УФ-спектре отнесено к производным ксантона [1, 7]. По данным спектра ПМР соединение 3 относится к 1,3,5,8-тетразамещенным ксантонам и содержит сигналы протонов двух -ОСН3 групп, о/>дао-взаимодействующих протонов Н-6 и Н-7, мета-взаимодействующих протонов Н-2 и Н-4. Ксантон 3, помимо двух метоксильных групп, должен содержать две гидроксильные группы. Действительно, в его спектре ПМР проявляются сигналы двух хелатных фенольных гидроксильных групп, занимающих положениях С-1 и С-8.
Изучением масс-спектра вещества 3 установлено, что начальным этапом фрагментации молекулярного иона с m/z 288 является потеря метила с образованием иона (М-15). Это указывает на наличие метоксильной группы в положении С-5 [1].
Приведенные данные позволяют идентифицировать вещество 3 как 1,8-дигидрокси-3,5-диметокси-ксантон. Данное соединение известно под названием метилбеллидифолин, или сверхирин [8, 9].
Соединение 4 состава С15Н1207 с т.пл. 264-266 °С по данным УФ-спектра (Xmax 231, 254, 278, 345 нм) отнесено к производным ксантона [1, 7]. В спектре ПМР рассматриваемого соединения проявляются сигналы протонов двух -ОСН3 групп, двух орто-взаимодействующих ароматических протонов Н-6 и Н-7 и одного изолированного ароматического протона при 6,60 м.д. в виде синглета. В слабопольной области спектра имеются сигналы двух хелатных гидроксильных групп 1-ОН и 8-ОН.
Наличие трех фенольных гидроксильных групп в составе ксантона 4 подтверждено получением триаце-тильного производного в результате ацетилирования уксусным ангидридом в пиридине. В ПМР-спектре продукта ацетилирования обнаружены сигналы протонов метила трех ароматических ацетоксильных групп при 2,37, 2,40 и 2,42 м.д. Положительная госсипетиновая проба указывает на наличие пара-диоксигруппировки в составе ксантона 4.
Масс-спектр вещества 4 характерен для ксантонов, содержащих метоксильную группу в положениях 4 или 5 и имеет пики ионов с m/z 304 (М+), 289 (М-СН3, 100%), 261 (289-СО) и другие [1].
Изучением физико-химических свойств и спектральных данных и сравнением их с литературными сведениями вещество 4 идентифицировали с 1,5,8-тригидрокси-3,4-диметоксиксантоном, выделенным впервые
из Gentiana campestris [1, 12].
Данные ПМР-спектров ксантонов (5, м.д., J, Гц)
Ксантоны
Протоны Беллидифолин Изобеллидифолин Сверхирин 1,5,8-тригидрокси-3,4- Сверцианолин
BPy-d5 BPy-d5 в CDCl3 диметоксиксантон в Py-d5 в Py-d5*
Н-2 6,06 (д, 2,5 Гц) 6,37 (д, 2,5 Гц) 6,24 (д. 2,0 Гц) 6,60 с 6,02 (д, 2,5 Гц)
Н-4 6,34 (д, 2,5 Гц) 6,40 (д, 2,5 Гц) 6,41 (д, 2,0 Гц) - 6,33 (д, 2.5 Гц)
Н-6 7,34 (д, 8,5 Гц) 7,39 (д, 8,5 Гц) 7,10 (д, 8,5 Гц) 6,73 (д, 9,0 Гц) 7,43 (д, 8,5 Гц)
Н-7 6,68 (д, 8,5 Гц) 6,51 (д, 9,0 Гц) 6,68 (д, 9,0 Гц) 7,18 (д, 9,0 Гц) 7,20 (д, 8,5 Гц)
1-ОН 11,30 у.с 11,24 у.с 11,31 у.с 11,45 у.с 11,28 у.с
8-ОН 12,04 у.с 11,86 у.с 11,90 у.с 11,61 у.с -
-ОСН3 3,50 с 3,75 с 3,80 с 3,75 с 3,50 с
3,86 с 3,88 с
Примечание: приведены сигналы протонов ксантонового ядра.
ОН
ог,Нз
ОСН3
СН3О
ОН О ОЯ
ОН О ОН 2
СН3О
ОН О ОН
1. Я = Н
5. Я = р-Б-01ср
3
ОСН ОЯ
ОН
СН3О
ОЯ О ОЯ
НО'
Н(
ОН
ОН О
6
4 Я = Н
Соединение 5 имеет состав С2оН20011 и т.пл. 216-217 °С. В его УФ-спектре проявляются полосы поглощения при Хщзх 255, 266, 277 и 327 нм, характерные для 1,3,5,8-тетраоксиксантонов [7, 8]. Спектр ПМР ксантона 5 содержит сигналы протонов -ОСН3 группы, Н-2, Н-4 , Н-6 , Н-7, аномерного протона Н-1' (5,30 м.д., д, 6,5 Гц) и других протонов углеводной части в области 3,90-4,57 м.д. Данные ПМР-спектра и хроматографическая подвижность свидетельствуют о том, что рассматриваемое соединение является гликозидом. Действительно, при кислотном гидролизе гликозида 5 получили беллидифолин (1) и Б-глюкозу.
Сравнение спектров ПМР беллидифолина (1) и гликозида 5 показывает, что при переходе от 1 к соединению 5 сигнал протона Н-7 претерпевает парамагнитный сдвиг на 0,52 м.д. Это указывает на гликозилирова-ние С8-ОН группы [7-9].
Сигнал аномерного протона Б-глюкозы в спектре ПМР гликозида 5 проявляется при 5,30 м.д. в виде дублета с 1=6,5 Гц, что указывает на Р-конфигурацию гликозидного центра Б-глюкозы. Таким образом, ксантон 5 является беллидифолин-8-О-Р-Б-глюкопиранозидом, или сверцианолином [9,10,13].
Соединение 6 имеет состав С22Н22010 и т.пл. 246-247 °С. В его УФ-спектре проявляются полосы поглощения при Хтах 273, 337 нм, характерные для производных флавона. Изучением УФ-спектров с ионизирующими и комплексообразующими добавками установлено наличие свободных фенольных гидроксильных групп в положениях 5 и 4' флавонового ядра [14].
ПМР-спектр флавона 6 содержит сигналы протонов одной -ОСН3 группы при 3,60 м.д. в виде трехпротонного синглета, Н-3 (6,54 м.д., с), ароматических протонов Н-8 (6,74 м.д., с), Н-2',6' (7,75 м.д., д, 8,5 Гц), Н-3',6' (7,10 м.д., д, 8,5 Гц), хелатной гидроксильной группы в положении 5 (13,77 м.д., уш.с.) и протонов углеводной части в области 3,90-5,75 м.д. Следовательно, соединение 6 является флавоновым гликозидом. Однако оно не гидролизуется при нагревании 5%-ным раствором соляной кислоты в течение 3 ч. Устойчивость к кислотному гидролизу характерна для С-гликозидов. Расщепление флавонгликозида 6 смесью Ки-лиани привело к получению Б-глюкозы и агликона состава С16Н1205 (М+ 284), Хтах 270, 344 нм. Последний на основании изучения УФ- и ПМР-спектров, а также сравнением физико-химических свойств с литературными данными идентифицировали с 7-О-метилапигенином (генкванином) [14,15].
В спектре 13С ЯМР флавонгликозида 6, снятом в ДМСО-^, проявляются сигналы всех 22 атомов углерода при 163,3 (С-2), 102,5 (С-3), 181,6 (С-4), 159,8 (С-5), 109,2 (С-6), 164,3 (С-7), 90,5 (С-8), 156,3 (С-9), 104,0 (С-10), 120,5 (С-1'), 128,0 (С-2',6'), 115,5 (С-3',5'), 160,4 (С-4'), 72,2 (С-1"), 70,3 (С-2"), 78,6 (С-3"), 69,6 (С-4"), 81,0 (С-5"), 61,2 (С-6"), 56,8 м.д. (-ОСН3).
Сравнением значений химсдвига сигналов углерода гликозида 6 и генкванина установлено, что Р-Б-глюкопиранозильный остаток присоединен к атому углерода С-6 генкванина С-гликозидной связью [15, 16].
Таким образом, соединение 6 является 7-метокси-5,4'-дигидрокси-6-С-Р-Б-глюкопиранозилфлавоном, или сверцизином [3, 12, 15] .
В результате проведенных исследований установлено, что в горечавке холодной в основном содержатся соединения, являющиеся производными 1,3,5,8-тетрагидроксиксантона, тогда как в надземной части ранее изученной нами горечавки Карелина были обнаружены производные 1,3,7,8-тетрагидроксиксантона и манги-ферин (1,3,6,7-тетрагидрокси-2-С-Р-Б-глюкопиранозилксантоном) [17]. В отличие от горечавки Карелина,
в надземной части горечавки холодной мангиферин не обнаружен. Эти особенности состава ксантонов изученных видов горечавки могут быть использованы для хемосистематики как отдельных видов, так и рода в целом.
Беллидифолин и сверхирин обладают значительным гипогликемическим действием [3, 18]. Сверциано-лин и беллидифолин ингибируют активность ацетилхолинэстеразы, причем активность последнего сравнима с активностью галантамина [10, 13]. Эти же ксантоны ингибируют активность фермента моноаминоокси-дазы типа А и В, сверцианолин особенно активен в отношении моноаминооксидазы В [13, 19].
Выводы
1. Из надземной части горечавки холодной выделены ксантоны беллидифолин, изобеллидифолин, сверхирин, 1,5,8-тригидрокси-3,4-диметоксиксантон, сверцианолин, а также флавон-С-гликозид сверцизин.
2. Выделенные соединения идентифицированы на основании результатов химических превращений и данных УФ-, ПМР-, 13С ЯМР- и масс-спектров.
3. Установлено, что в надземной части горечавки холодной в основном содержатся соединения, являющиеся производными 1,3,5,8-тетрагидроксиксантона.
Список литературы
1. ГлызинВ.Н., Николаева Г.Г., ДаргаеваТ.Д. Природныексантоны. Новосибирск, 1986 174 с.
2. Михайлова Т.М., Олейников Д.Н., Танхаева Л.М. Биологическое действие природных ксантоновых соединений // Сибирский медицинский журнал. 2005. Т. 56. №7. C. 72-78.
3. Jensen S.R., Schripsema J. Chemotaxonomy and pharmacology of Gentianaceae // In: Gentianaceae - Systematics and Natural History. Ed. by Strume L., Albert V. Camdridge University Press, 2002. P. 573-631. [Электронный ресурс]. URL: http://organisk.kemi.dtu.dk/SRJ/Gentianaceae_Chemotaxonomy.pdf.
4. Растительные ресурсы СССР. Цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства Caprifoli-aceae - Plantaginaceae. Л., 1990. C. 50-63.
5. Ando H., Hirai Y., Fujii M., Hori Y., Fukumura M., Niiho Y., Nakajima Y., Shibata T., Toriizuka K., Ida Y. The
chemical constituents of fresh Gentian Root // Journal of Natural Medicines. 2007. V. 61. N3. Pp. 269-279.
6. GRIN Taxonomy for Plants Taxon: Gentiana algida Pall. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/ taxon.pl?17347#image.
7. Перельсон M.E., Шейнкер Ю.Л., Савина A.A. Спектры и строение кумаринов, хромонов и ксантонов. М., 1975. 230 с.
8. Peres V., Nagem T.J., De Oliveria F.F. Tetraoxygenated naturally occurring xanthones // Phytochemistry. 2000. V. 55. Pp. 683-710.
9. Menkovic N., Savikin-Fodulovic K., Bulatovic V., Aljancic I., Juranic N., Macura S., Vajs V., Milosavljevic S. Xanthones from Swertia punctata // Phytochemistry. 2002. V. 61. Pp. 415-420.
10. Urbain A., Marston A., Ferreira Q. E., Ndjoko K., Hostettmann K. Xanthones from Gentiana campestris as new ace-
tylcholinesterase inhibitors // Planta medica. 2004. V. 70. N10. Pp. 1011-1014.
11. Markham K.R.Gentian pigments-II. Xanthones from Gentiana bellidifolia // Tetrahedron. 1965 .V. 21. Pp. 1449-1452.
12. Kaldas M., Hostettmann K., Jacot-Quillarmod A. Phytochemistry of Gentiana. XIII. Flavonic and xanthonic compounds in Gentiana campestris leaves // Helv. Chim. Acta. 1975. V. 58. Pp. 2188-2192.
13. Urbain A., Marston A., Sintra Grilo L., Bravo J., Purev O., Purevsuren B., Batsuren D., Reist M., Carrupt P.A., Hostettmann K. Xanthones from Gentianella amarella ssp. acuta with Acetylcholinesterase and Monoamine Oxidase Inhibitory Activities // J. Nat. Prod. 2008. V. 71. N5. Pp. 895-897.
14. Mabry T.J., Markham K.R., Thomas M.B. The Systematic Identification of Flavonoids. New-York: Springer-Verlag. 1970. 354 p.
15. Flavonoids. Chemistry, Biochemistry and Application / Ed. by Andersen Q.M., Markham K.R., New-York: Taylor and Francis Group, 2006. Pp. 869-897.
16. Agrawal P.K., Rastogi R.P. 13C NMR Spectroscopy of flavonoids // Heterocycles. 1981. V. 16. Pp. 2181-2236.
17. Тожибоев М.М., Ботиров Э.Х.,.Усманова Г.А. Фитохимическое исследование ксантонов и флавоноидов Gentiana karelinii // Химия растительного сырья. 2010. №1. С. 127-130.
18. Basnet P; Kadota S; Shimizu M; Namba T. Bellidifolin: a potent hypoglycemic agent in streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats from Swertia japonica // Planta medica. 1994. V. 60. N6. Pp. 507-511.
19. Лубсандоржиева П.Б. Биологически активные вещества и антиоксидантная активность in vitro полиэкстракта Lomatogonium carinthiacum (Wulfen) A.Br. // Химия растительного сырья. 2008. №1. C. 101-105.
Поступило в редакцию 8 апреля 2009 г.
