姜黄黄色素的化学成分研究

[摘要] 目的:研究姜黄黄色素的化学成分。方法:利用各种色谱方法分离纯化姜黄乙醇提取物,并通过理化性质和波谱数据分析鉴定化合物的结构。结果:分离得到2个化合物,鉴定为姜黄素(Ⅰ)和1,5-二(4-羟基苯基)-戊-(1E,4E)-1,4-二烯-3-酮(Ⅱ)。结论:化合物Ⅰ以酮-烯醇互变异构体的形式存在,化合物Ⅱ为首次从药材姜黄中分离得到,这为姜黄黄色素的组成、定量分析、药理及应用研究提供了实验依据。

[关键词] 姜黄;黄色素;姜黄素;1,5-二(4-羟基苯基)-戊-(1E,4E)-1,4-二烯-3-酮

[中图分类号] R28[文献标识码]A [文章编号]1673-7210(2010)02(a)-046-02

Study on the constituents of yellow pigments from the Rhizome of Curcuma longa

BAI Yunfei, LI Haixia*, WANG Caifang*, YU Xiaoliang, QIU Yinxia, WANG Yumei

(School of Pharmaceutical Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China)

[Abstract] Objective: To study the constituents of yellow pigment from the rhizome of curcuma longa. Methods: The chemical constituents were purified from ethanol extraction by all kinds of column chromatographies. Their structures were identified by physicochemical properties and spectral methods. Results: Two compounds were isolated and identified as curcumin (Ⅰ), 1,5-bis(4-hydroxyphenyl)-penta-(1E,4E)-1,4-dien-3-one(Ⅱ), respectively. Conclusion: Compound Ⅰexists predominantly as a keto-enol tautomer, Compound Ⅱwas isolated from the rhizome of Curcuma longa L. for the first time, which provided the experimental data of constituents, quantitative assay, pharmacological and use studies for the yellow pigments of the rhizome of curcuma longa.

[Key words] Curcuma longa; Yellow pigments; Curcumin; 1,5-bis(4-hydroxyphenyl)-penta-(1E,4E) -1,4-dien-3-one

姜黄为姜科植物姜黄的干燥根茎[1],除用于医药外,姜黄黄色素还是一种天然染料,在我国用于萝卜干、咖喱粉的着色也已有很久的历史。而且,姜黄黄色素还可用于化妆品及烹饪菜肴等的着色。虽然姜黄有非常广泛的生物活性和使用,但其活性机制还未完全阐明。作为生物活性的物质基础――化学成分的研究有着非常重要的意义。在姜黄的黄色素类中成分中,主要成分姜黄素,甲氧基姜黄素和二脱甲氧基姜黄素,研究的较多,而其他黄色素类成分研究的较少。本文就姜黄化学成分的分离纯化进行研究,为姜黄的组成、定量分析、应用及药理活性研究提供实验数据。

1 仪器与试药

硅胶G(200-300目,青岛海洋化工有限公司);Sephadex LH-20(Amersham Biosciences公司);5%磷钼酸试剂;Bruke DRX-400核磁仪;其他试剂均为分析纯。姜黄根茎购自河南省药材公司,由郑州大学药学院潘成学副教授鉴定为姜科植物姜黄的干燥根茎。

2 方法与结果

2.1 提取与分离

姜黄干燥根茎,粉碎成粗粉,取500 g,以95%乙醇回流提取3次,1 h/次,提取液真空减压回收溶剂,得乙醇提取浸膏。浸膏取15 g以薄层层析用硅胶拌样,柱层析,以氯仿-甲醇系统梯度洗脱,得A～E部分,B部分经反复硅胶柱层析(洗脱剂:氯仿-甲醇)和Sephadex LH-20柱层析(氯仿-甲醇洗脱)纯化得化合物Ⅰ和Ⅱ。

2.2 结构鉴定

2.2.1 化合物Ⅰ橙黄色粉末,易溶于甲醇、丙酮等。1HNMR(acetone-d6,400 MHz):δ3.94(6H,s;O-CH3),5.99(1H,s;-CO-CH=COH-),6.72(2H,d,J=15.8 Hz;Ph-CH=CH-CO-,Ph-CH=CH-COH-),6.90(2H,d,J=8.2 Hz;Ph-H5′,Ph-H5′′),7.20(2H,dd,J=1.8,8.2 Hz;Ph-H6′,Ph-H6′′),7.35(2H,d,J=1.8 Hz;Ph-H2′,Ph-H2′′),7.62(2H,d,J=15.8 Hz;Ph-CH=CH-),8.51(1H,br;PhCOH=CH)。虽然有文献报道[2]姜黄素是以3,5-二酮的形式存在,但本文NMR数据显示姜黄素是以酮-烯醇互变异构体的形式存在,以上数据与文献报道[3]相符。

2.2.2 化合物Ⅱ棕黄色粉末,易溶于甲醇、丙酮。1HNMR谱仅在低场6.0 ppm以上有信号,提示该化合物无饱和结构,即氢均为不饱和碳上的氢;δ6.67 有偶合常数为16.0 Hz的单氢双峰,δ7.60有同样偶合常数(16.0 Hz)的单氢双峰,说明有反式双键结构;δ6.91有偶合常数为8.8 Hz的双氢双峰,δ7.56 有同样偶合常数为(8.8 Hz)的双氢双峰,说明苯环具有对位取代结构,8.8 Hz为邻位偶合的偶合常数。13CNMR谱在δ183.9的信号提示有羰基取代,160.7提示苯环上有羟基取代,除此之外,13CNMR谱还有5个C信号,其中141.1和121.9 为双键上的碳信号,其余三个有两个碳信号比较高,提示为信号重叠而致,推测为:苯环上对位取代、除去酚羟基取代基后、剩余的5个碳有2个化学环境相同使结构对称,而出现2强1弱3个碳信号。再根据13CNMR谱7个峰,1HNMR上共6个氢,结合生源关系,推知此化合物为1,5-二(4-羟基苯基)-戊-(1E,4E)-1,4-二烯-3-酮,整个分子具有对称结构。化合物的Ⅱ光谱数据与文献报道相符[1],因此鉴定化合物为1,5-二(4-羟基苯基)-戊-(1E,4E)-1,4-二烯-3-酮。英文名1,5-bis(4-hydroxyphenyl)-penta-(1E,4E)-1,4- dien-3-one。其1HNMR谱和13CNMR谱数据如下:1HNMR谱(acetone-d6,400 MHz):ppm:6.67(2H,d,J=16.0 Hz),6.91(4H,d,J=8.8 Hz),7.56(4H,d,J=8.8 Hz),7.60(2H,d,J=16.0 Hz)。13CNMR谱(acetone-d6,400 MHz):ppm:183.9(1C),160.7(2C),141.1(2C),130.9(4C),127.5(2C),121.9(2C),116.7(4C)。

3 讨论

利用各种柱层析笔者首次从药材姜黄中分离得到黄色素类化合物1,5-二(4-羟基苯基)-戊-(1E,4E)-1,4-二烯-3-酮,丰富了姜黄黄色素的组成、并为姜黄黄色素的定量分析提供了实验依据。体外抗肿瘤实验表明,合成的化合物Ⅱ抗肿瘤活性是姜黄素的2～10倍[4-5],本文也为天然姜黄黄色素的应用研究提供了思路。另外,姜黄黄色素的主要活性成分姜黄素,具有抗氧化、抗感染和肿瘤预防作用。它以二酮或酮-烯醇互变异构存在时,形成氢键的可能性明显不同,这个特性可能对于决定姜黄素与蛋白质的选择性结合非常重要。本文提示姜黄素以酮-烯醇互变异构体的形式存在,因此在进行药理药效或机制研究时要考虑到姜黄素存在形式的影响。

[参考文献]

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典[S].一部.北京:化学工业出版社,2005:186.

[2]Wang LY, Zhang M, Zhang CF, et al. Diaryl derivatives from the root tuber of Curcuma longa [J]. Biochem Syst Ecol,2008,36:476-480.

[3]Vajragupta O, Boonchoong P, Berliner LJ. Manganese Complexes of Curcumin Analogues: Evaluation of Hydroxyl Radical Scavenging Ability, Superoxide Dismutase Activity and Stability towards Hydrolysis [J]. Free Radical Res,2004,38(3):303-314.

[4]Adams BK, Ferstl EM, Davis MC, et al. Synthesis and biological evaluation of novel curcumin analogs as anti-cancer and anti-angiogenesis agents [J]. Bioorg Med Chem,2004,12:3871-3883.

[5]Fuchs JR, Pandit B, Bhasin D, et al. Structure-activity relationship studies of curcumin analogues [J]. Bioorg Med Chem Lett,2009,19:2065-2069.

(收稿日期:2009-09-09)