5.9 红茂草生物碱化学成分的分离与鉴定
5.9.1 材料与方法
(1)材料
①药材来源及鉴定
红茂草原植物2008年5月采自甘肃,由兰州大学马志刚教授鉴定为原植物,植物标本(No.ZY200802)保存于中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃省天然药物研究重点实验室。
②测试仪器及试剂
a.仪器:
熔点(mp) X-4数字显微熔点测定仪(Varian Inova-400);
旋光 341(Perkin Eimer)旋光仪,溶剂为甲醇;
紫外UV Shimadzu UV-240紫外仪;
红外IR Nicolet NEXUS 670 FT-IR;
核磁1D NMR和2D NMR Varian INOVA-400MHz核磁共振仪,溶剂为CDCl3或DMSO-d6;
高分辨质谱HR-ESI-MS Bruker APEX II;
X-射线衍射 Bruker D8 SMART APEX II。
b.试剂:
石油醚(60~90℃)、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇为重蒸工业试剂;水为自制蒸馏水。柱色谱硅胶(200~300目)、薄层色谱硅胶(GF254)均为青岛海洋化工厂产品,所用试剂均为分析纯。
(2)方法
①生物碱的提取分离
取干燥红茂草(5.0kg)粉碎,用95%乙醇提取3次(每次7d),减压回收溶剂,得浸膏200.0g。浸膏混悬于2000mL 2%H2SO4水溶液中,依次氯仿萃取部分FA(12g),水溶液pH值用氨水调制9,氯仿萃取,萃取物FB(25g),FB用硅胶25g拌样,500g硅胶上柱,氯仿-甲醇-三乙胺(10∶1∶0.1到2∶1∶0.1)梯度洗脱,流速,10mL/min,薄层色谱检测,合并相同组分,得4个组分,FB1(5000mL,4.0g,100∶1),FB2(4000mL,4.0g,50∶1),FB3(5000mL,2.0g,25∶1)和FB4(3000mL,3.5g,5∶1);FB1以40g硅胶,氯仿-甲醇-三乙胺(20∶1∶0.1)为洗脱液,上柱洗脱,得化合物1(6mg)和化合物2(8mg);FB2以50g硅胶,氯仿-甲醇-三乙胺(10∶1∶0.1)为洗脱液重新柱色谱分离得到化合物3(10mg),化合物10(12mg)和4(7mg);FB3以30g硅胶,氯仿-甲醇-三乙胺(8∶1∶0.1)为洗脱液重新柱色谱分离得到化合物5(34mg),化合物6(9mg)和化合物7(11mg);FB4以50g硅胶,氯仿-甲醇-三乙胺(6∶1∶0.1)为洗脱液重新柱色谱分离得到化合物7(10mg),化合物8、9(12mg)和11(10mg)。
②异紫堇碱(化合物5)单晶衍射(X-Ray)实验
a.原料 柱色谱分离得到异紫堇碱纯品15mg,经TLC和NMR鉴别为单一纯净目标化合物。
b.单晶培养条件 10mL青霉素小瓶,用3mL甲醇,加入0.1mL氢溴酸,将异紫堇碱溶解,半开口放置于4℃冰箱中30d形成棱柱状单晶。
c.单晶衍射实验 用Bruker APEX Ⅱ面探测仪收集衍射强度数据,MoKα辐射,石墨单色器,晶体与IP板距离d=100mm,管压50kV,管流20mA,ω扫描,最大2θ角为50.0°,扫描范围为0~180°,回摆角度为5°,间隔为5°,扫描速度为1.5°/min,独立衍射点为11009个,可观察点(|F|2≥3σ|F|2)为3925个。在微机上用直接法解析晶体结构,从E图上获得全部非氢原子位置,使用最小二乘法修正结构参数和判别原子种类,使用几何计算法和差值Fourier法获得全部氢原子位置。
5.9.2 结果与分析
(1)红茂草全草中分离的生物碱成分
红茂草全草中分离的生物碱成分的中英文名见表5-29,化学结构如图5-37。
表5-29 红茂草全草中分离的生物碱成分的中英文名
图5-37 红茂草中分离生物碱的化学结构
(2)各化合物的物理常数和谱学数据
化合物1:无色结晶,1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:7.66(1H,d,J=8.4Hz,H-11),7.65(1H,s,H-4),7.47(1H,d,J=8.4Hz,H-12),7.28(1H,d,J=8.0Hz,H-10),7.09(1H,s,H-1),6.83(1H,d,J=8.0Hz,H-9),6.03(4H,d,J=5.2Hz,—O—CH2—O—),4.19(2H,s,H-6),2.61(3H,s,H—N—CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:104.3(C-1),148.1(C-2),147.5(C-3),100.7(C-4),126.5(C-4a),142.5(C-4b),48.4(C-6),113.6(C-6a),144.6(C-7),147.1(C-8),107.2(C-9),116.2(C-10),127.2(C-10a),124.4(C-10b),120.3(C-11),124.0(C-12),130.8(C-12a),101.0(2,3-OCH2O—),101.3(7,8-OCH2O—),41.5(N—CH3)。
化合物2:无色结晶,1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:7.67(1H,d,J=8.8Hz,H-11),7.51(1H,s,H-4),7.46(1H,d,J=8.8Hz,H-12),7.31(1H,d,J=8.0Hz,H-10),7.09(1H,s,H-1),6.84(1H,d,J=8.0Hz,H-9),6.03(4H,d,J=5.2Hz,—O—CH2—O—),4.85(2H,dd,J=4.0,10.4Hz,H-6),2.62(3H,s,HNCH3),2.61(1H,dd,J=4.0,10.4Hz,H-1'a),2.30(1H,dd,J=4.0,10.4Hz,H-1'b),2.04(3H,s,3'-CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:104.2(C-1),148.2(C-2),147.6(C-3),100.6(C-4),127.4(C-4a),139.4(C-4b),54.4(C-6),116.0(C-6a),144.2(C-7),147.1(C-8),107.6(C-9),116.4(C-10),125.6(C-10a),123.4(C-10b),120.0(C-11),124.0(C-12),131.0(C-12a),101.0(2,3-OCH2O—),100.5(7,8-OCH2O—),46.6(C-1'),207.3(2'-CO—),43.0(N—CH3),31.3(3'-CH3)。
化合物3:白色柱状晶体,mp218~219℃,UV λmax(MeOH)(nm):281,IR νmax(KBr) (cm-1):3520,1882,1647,1628,1299;1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:7.65(1H,s,H-5),6.83(1H,d,J=8.0Hz,H-2),6.64(1H,d,J=8.0Hz),6.20(1H,s,H-8),3.82(3H,s,3-OCH3),3.78(1H,d,J=5.2Hz,H-9),3.82(3H,s,6-OCH3),3.34(1H,d,J=17.6Hz,H-10b),2.93(1H,dd,J=17.6,5.6Hz,H-10a),2.56(1H,dd,J=12.5,3.0Hz,H-16a),2.42(1H,dd,J=12.5,3.0Hz,H-16b),2.38(3H,s,N—CH3),2.34(1H,m,H-15),1.72(1H,m,H-15);13C-NMR[100MHz,CO(CD3)2],δ:1118.5(C-1),110.0(C-2),146.2(C-3),143.9(C-4),120.6(C-5),150.8(C-6),80.3(C-7),121.7(C-8),60.6(C-9),32.2(C-10),129.6(C-11),124.3(C-12),43.4(C-13),161.8(C-14),37.2(C-15),46.7(C-16),55.6(3-OCH3),53.9(6-OCH3),40.8(N—CH3)。
化合物4:紫红色无定形粉末(甲醇),mp198~200℃;UV λmax(MeOH) (nm):225,281,328;IR νmax(KBr) (cm-1):2922,1640,1603,1564,1511,1087,1031,816;HRESI-MS m/z:354.1335[M]+(计算值C20H20NO5为354.1336);1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:6.94(1H,s,H-3),3.16(2H,t,J=6.4Hz,H-4),3.50(2H,t,J=6.4Hz,H-5),6.96(1H,s,H-8),5.91(1H,s,H-10),3.19(3H,s,N-CH3),3.98(3H,s,1-OCH3),3.88(3H,s,2-OCH3),3.95(3H,s,11-OCH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:144.0(C-1),126.9(C-1a),119.4(C-1b),152.2(C-2),112.9(C-3),128.3(C-3a),29.3(C-4),50.3(C-5),150.3(C-6a),186.5(C-7),118.1(C-7a),98.3(C-8),178.4(C-9),105.2(C-10),163.9(C-11),136.5(C-11a),60.7(1-OCH3),56.5(2-OCH3),56.4(11-OCH3),40.2(N—CH3)。
化合物5:无色棱柱状结晶,185~186℃,Dragendorff试剂显橙红色;1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:6.66(1H,s,H-3),3.00(2H,m,H-4),2.43(2H,m,H-5),2.67(1H,dd,J=16.4,3.6Hz,H-6a),2.82(1H,m,H-7),3.11(1H,dd,J=16.4,3.6Hz,H-7),6.79(1H,d,J=8.0Hz,H-8),6.82(1H,d,J=8.0Hz,H-9),2.49(3H,s,N—CH3),3.67(3H,s,1-OCH3),3.91(3H,s,2-OCH3),3.88(3H,s,10-OCH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:142.0(C-1),125.8(C-1a),129.9(C-1b),151.2(C-2),111.0(C-3),129.2(C-3a),29.3(C-4),52.7(C-5),62.0(C-6a),35.9(C-7),129.9(C-7a),118.9(C-8),110.8(C-9),149.4(C-10),143.9(C-11),120.1(C-11a),62.8(1-OCH3),55.8(2-OCH3),55.4(11-OCH3),43.9(N—CH3)。
化合物6:白色柱状结晶,Dragendorff试剂显橙红色;1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:6.95(1H,s,H-3),3.00(2H,m,H-4),2.62(2H,m,H-5),3.69(1H,dd,J=16.4,3.6Hz,H-6a),3.16(1H,m,H-7α),3.11(1H,dd,J=16.4,3.6Hz,H-7β),6.88(1H,d,J=8.0Hz,H-8),6.98(1H,d,J=8.0Hz,H-9),3.15(3H,s,N—CH3),3.64(3H,s,2-OCH3),3.79(3H,s,10-OCH3),3.85(3H,s,11-OCH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:143.7(C-1),122.9(C-1a),124.7(C-1b),152.4(C-2),111.6(C-3),126.2(C-3a),25.5(C-4),51.2(C-5),62.0(C-6a),31.7(C-7),126.9(C-7a),118.8(C-8),111.4(C-9),144.0(C-10),148.7(C-11),118.9(C-11a),61.6(2-OCH3),55.9(10-OCH3),61.2(11—OCH3),43.4(N—CH3)。
化合物7:白色结晶,Dragendorff试剂显橙红色;1H-NMR(400MHz,DMSO-d6),δ:6.62(1H,s,H-3),3.17(2H,m,H-4),3.03(2H,m,H-5),2.29(1H,t,J=13.2,2.0Hz,H-6a),3.16(1H,m,H-7α),2.67(1H,dd,J=13.2,2.0Hz,H-7β),6.77(1H,d,J=8.0Hz,H-8),6.63(1H,d,J=8.0Hz,H-9),2.61(3H,s,N—CH3),3.72(6H,s,1,11-OCH3);13C-NMR(100MHz,DMSO-d6),δ:144.2(C-1),121.8(C-1a),125.4(C-1b),149.0(C-2),110.0(C-3),128.3(C-3a),27.1(C-4),52.1(C-5),62.5(C-6a),34.0 (C-7),120.9(C-7a),116.7(C-8),110.3(C-9),149.0(C-10),145.9(C-11),120.4(C-11a),55.7(1-OCH3),55.5(11-OCH3),42.2(N—CH3)。
化合物8:白色粉末,Dragendorff试剂显橙红色;化合物8、9为一对应异构体,在1H-NMR谱中可以清晰看到二者的比例关系为1∶2,两个化合物在C-14位存在顺反异构,二者没有在TLC中得到分离,为一混合物,其HR-ESI-MS m/z 354.1174[M]+(计算值C20H20NO5为354.1336);1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:7.08(1H,s,H-1),6.83(1H,s,H-4),3.66(2H,m,H-5),3.89(2H,m,H-6),4.05(2H,d,J=17.6Hz,H-8),6.90(1H,d,J=8.4Hz,H-11),6.73(1H,d,J=8.4Hz,H-12),3.64(2H,m,H-13),6.05(4H,d,J=8.8Hz,H-15,16-OCH2O—),2.92(3H,s,N—CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:105.5(C-1),146.4(C-2),147.1(C-3),109.1(C-4),125.5(C-4a),22.9(C-5),52.5(C-6),54.2(C-8),62.4(C-8a),142.0(C-9),146.4(C-10),108.5(C-11),121.4(C-12),122.6(C-12a),38.5(C-13),92.4(C-14),127.4(C-14a),101.6(C-15,16),44.0(N—CH3)。
化合物9:化合物9与化合物8为一对应异构体;1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:7.33(1H,s,H-1),6.89(1H,s,H-4),3.66(2H,m,H-5),3.86(2H,m,H-6),4.54(2H,d,J=6.4Hz,H-8),6.98(1H,d,J=8.4Hz,H-11),6.82(1H,d,J=8.4Hz,H-12),3.64(2H,m,H-13),6.08(4H,d,J=8.8Hz,H-15,16-OCH2O—),3.32(3H,s,N—CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:106.2(C-1),147.0(C-2),148.1(C-3),108.1(C-4),123.2(C-4a),23.3(C-5),53.3(C-6),54.7(C-8),108.4(C-8a),143.5(C-9),145.6(C-10),108.2(C-11),121.9(C-12),122.2(C-12a),34.3(C-13),91.6(C-14),125.5(C-14a),101.8(C-15,16),42.1(N—CH3)。
化合物10:无色结晶,mp208~209℃,EI-MSm/z:353[M]+;IR νmax(KBr) (cm-1):2789,1673,1613,1508,1084;1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:6.88(1H,s,H-4),6.65(1H,d,J=8.4,Hz,H-11),6.64(1H,d,J=8.4Hz,H-12),6.62(1H,s,H-1),5.92(2H,s,—OCH2O—),5.90(2H,s,—OCH2O—),1.89(3H,s,N—CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:110.6(C-1),148.0(C-2),146.3(C-3),108.1(C-4),136.1(C-4a),31.7(C-5),57.8(C-6),50.8(C-8),117.8(C-8a),146.0(C-9),145.9(C-10),106.7(C-11),125.0(C-12),128.9(C-12a),46.4(C-13),194.1(C-14),132.7(C-14a),101.2(2,3-OCH2O—),100.8(9,10-OCH2O—),41.4(N—CH3)。
化合物11:白色结晶,mp162~165℃,IR νmax(KBr) (cm-1):3423,2893,2788,1658,1620,1596,1501,1433,1340,1296;ESI-MS m/z:370[M+H]+;1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ:6.93(1H,s,H-4),6.89(1H,d,J=8.4,Hz,H-11),6.77(1H,d,J=8.4Hz,H-12),6.61(1H,s,H-1),5.92(2H,s,—OCH2O—),3.83(3H,s,10-OCH3),3.76(3H,s,9-OCH3),3.60(2H,s,H-8),3.32~3.46(2H,m,H-6),3.45~2.78(2H,m,H-5),1.90(2H,s,H-13),1.86(3H,s,N—CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:110.3(C-1),148.0(C-2),146.1(C-3),109.2(C-4),135.7(C-4a),32.2(C-5),57.4(C-6),50.3(C-8),128.4(C-8a),151.5(C-9),147.3(C-10),110.6(C-11),127.6(C-12),129.3(C-12a),46.0(C-13),192.8(C-14),132.6(C-14a),101.2(—OCH2O—),60.7(—OCH3),55.6(—OCH3),41.2(N—CH3)。
(3)异紫堇碱(化合物5)X-Ray实验结果
化合物5的单晶呈无色透明柱状,衍射实验用晶体体积大小为0.28mm×0.27mm×0.24mm,属正交晶系,空间群为P212121,晶胞参数:a=6.896(5)Å,b=11.586(8)Å,c=26.490(18)Å。晶胞体积V=2116(2)Å3,晶胞内分子数z=4。最终可靠因子Rf =0.0563,Rw =0.0915(w=1/σ|F|2)。最终确定不对称单位化学计量式为C20H23BrNO5,计算相对分子质量为437.30,计算晶体密度1.372mg/m3。异紫堇碱的X-Ray衍射晶体结构和晶胞堆积图,如图5-38、图5-39所示。其原子坐标参数及等价温度因子,以及成键参数见表5-30~表5-32。
图5-38 异紫堇碱的X-Ray衍射晶体结构
图5-39 异紫堇碱的晶胞堆积
表5-30 化合物5的原子坐标参数及等价温度因子
表5-31 化合物5的键长参数
表5-32 化合物5的键角参数
5.9.3 结论
通过一系列检测,最终从红茂草药物中分离鉴定出11种生物碱:二氢血根碱、6-丙酮基-二氢血根碱、青风藤碱、秃疮花碱、异紫堇碱、紫堇碱、N-甲基莲叶桐文碱、反式普罗托品季铵盐、顺式普罗托品季铵盐、原阿片碱、别隐品碱。
化合物1:无色结晶,易溶于氯仿、丙酮。δH6.85(d,J=8.0,1H)、7.30(d,J=8.0,1H)、7.68(d,J=8.4,2H)、7.48(d,J=8.4,2H)表明化合物1具有2个苯环片段。由13C-NMR、DEPT可知化合物1有20个碳原子,3个亚甲基,11个季碳。故化合物1含20个碳原子,3个亚甲基,10个季碳。化合物核磁共振数据见表5-33,化合物1确定为二氢血根碱。
表5-33 化合物1的1H-NMR和13C-NMR数据(CDCl3)
化合物2:无色结晶,喷改良的碘化铋钾后显示为橘红色斑点,有可能为生物碱类化合物。在δ2.61处一个单峰且包含3个氢,表明含有CH3,在d6.03处有1组峰且含4个氢,故可能为2组—OCH2O—,在d6.8~d7.7处为芳环上氢的特征信号:由δ6.85(1H,d,J=8.0Hz),δ7.30(1H,d,J=8.4Hz),δ7.46(1H,d,J=8.8Hz),δ7.68(1H,d,J=8.4Hz)可知芳环上有2组氢处于邻位。由13C-NMR及DEPT可知,该化合物含有3个亚甲基,10个季碳。该化合物的1H-NMR、13C-NMR测量值表5-34。
表5-34 化合物2的1H-NMR、13C-NMR数据(CDCl3 )
化合物2的骨架和二氢血根碱的骨架结构很相似,故通过与二氢血根碱13C-NMR文献值比较,即可确定化合物2中大部分碳所对应的化学位移值。其中C-6由于从CH2变为了CH,且受羰基吸电子效应的影响,故其化学位移向低场。2-羰基丁酮中3位上碳的化学位移为d45.2,化合物2的丙酮基中的仲碳(—CH2CO)所处位置与2-羰基丁酮3位上的碳类似,故其化学位移应为d46.6。以上数据与文献一致,化合物2确定为6-丙酮基-5,6-二氢血根碱。
化合物3(图5-40) 白色柱状晶体,mp218~219℃;碘-碘化铋钾生物碱试剂反应阳性;UV在242nm,281nm有最大吸收,IR显示在3525cm-1,1882cm-1,1646cm-1处有最大吸收波长,提示该化合物带有酚羟基和羰基以及苯环管能团,13C-NNR高场区给出19个碳信号,DEPT区分该化合物具有3个亚甲基(CH2)信号,1个氮甲基信号(40.8),2个甲氧基信号,1个次甲基(CH)信号(60.6)和1个季碳信号(43.4),低场区4个芳环碳信号和7个芳环季碳信号,其中季碳信号中有1个为羰基碳信号,据此可以推断该化合物不具有两个芳香环骨架,所以可以推断该化合物不属于阿普菲类和苄基异喹啉类生物碱,可能属于防己碱或青风藤碱,不饱和区有2个共轭双键可以确定该化合物为青风藤碱。1H-NMR谱中低场区有1对偶合的芳环质子信号(6.83,1H,d,J=8.0Hz)和6.65,1H,d,J=8.0Hz,和2个单峰不饱和质子信号7.64(1H,s),6.20(1H,s);其1H-NMR,13C-NMR数据与文献中青风藤碱的数据完全一致,故该化合物鉴定为青风藤碱,该化合物为首次从该属植物中分离得到(表5-35)。
图5-40 化合物3
表5-35 化合物3的1H-NMR、13C-NMR数据(CDCl3 )
化合物4 紫红色粉末状固体,碘-碘化铋钾生物碱试剂反应阳性,高分辨质谱HRESI-MS给出分子式C20H19NO5(质荷比m/z为354.1335[M+H]+,计算值为C20H20NO5:354.1336);红外光谱给出芳环官能团(1603cm-1,1564cm-1),碳氮双键伸缩振动(CN)信号为1680cm-1,共轭羰基官能团信号1640cm-1;紫外光谱在225(3.55)nm,281(2.78)nm和328(3.01)nm处有最大吸收波长,提示该化合物为阿普菲类生物碱类化合物。化合物4的1H-NMR提示有3个单峰芳香质子信号6.96(H-8),6.94(H-3),5.91(H-11),分别归属为H-8,3和H-11,三个甲氧基质子信号3.98(s,3H),3.95(s,3H)3.88(s,3H)和一个氮取代甲基信号3.19(s,3H),通过二维gCOSY谱可以确定有两个相邻的亚甲基质子信号化学位移分别在3.16和3.50,每组信号为3重峰,积分为2,提示有2个氢,偶合常数为6.4Hz,13C-NMR(表5-36)提示化合物除含有三个甲氧基和一个氮甲基信号(40.2)外,还有20个碳原子;化合物碳谱中低场区有一羰基碳信号186.5,提示该化合物羰基阿普菲类生物碱类化合物;在二维HMBC谱中甲氧基质子信号3.98,3.88和3.95与C-1(144.0),C-2(152.2)和C-11(163.9)有远程相关,故可以确定甲氧基的连接位置。H-3质子信号和2位甲氧基质子信号的NOESY相关可以确定C-2位的甲氧基连接位置,B环中碳氮双键的连接位置(CN)由H-5和C-3a,C-6a位置碳和氮甲基质子与C-5、C-6a位碳的HMBC远程相关确定;1H-NMR谱中在9~10位置没有羟基质子信号,IR谱中没有羟基伸缩振动峰,高分辨质谱都说明化合物1中C-9位羟基以及负离子形式存在;1H-NMR谱中C-10质子信号为5.91,比普通芳环质子处在较高场区,说明C-9位羟基副离子的供电子效应,H-10位质子信号位置可以由H-10和11-OMe质子的NOESY相关和H-10与C-10,9,11a的HMBC相关谱进一步确定;B环中C-4、5的连接位置由H-4与C-3a、3、1b以及H-5与C-3a、6a的HMBC相关确定;C-7位羰基的位置有H-8与C-7a、7的HMBC远程相关确定。这样化合物4的分子结构得以确定,命名为秃疮花碱,该化合物为一新化合物。其主要的HMBC和NOESY相关如图5-41所示。
表5-36 化合物4的NMR数据
图5-41 化合物4的化学结构及主要二维相关图
化合物5(图5-42) 无色柱状结晶,mp185℃,碘-碘化铋钾生物碱试剂反应阳性,提示该化合物为一生物碱,13C-NMR提供20个碳信号,DEPT谱区分3个亚甲基信号(CH2),1个氮取代甲基信号(N—CH3),3个甲氧基信号(CH3O),1个次甲基信号(CH),3个氢取代芳香碳信号和9个取代芳香环碳信号,1H-NMR低场区给出一对偶合的芳环质子信号和一个单峰芳环质子信号,结合1H-NMR,13C-NMR、DEPT可以确定化合物分子式为C20H23NO4,其1H-NMR,13C-NMR数据与文献中异紫堇碱数据完全一致(表5-37),通过X-Ray单晶衍射实验验证化合物5为异紫堇碱(图5-38、图5-39),故化合物5鉴定为异紫堇碱。
图5-42 化合物5
图5-43 化合物6
表5-37 化合物5的1H-NMR,13C-NMR数据
化合物6(图5-43) 白色柱状结晶,碘-碘化铋钾生物碱试剂反应阳性,提示该化合物为一生物碱,13C-NMR提供20个碳信号,DEPT谱区分3个亚甲基信号(CH2),1个氮取代甲基信号(N—CH3),3个甲氧基信号(CH3O),1个次甲基信号(CH),3个氢取代芳香碳信号和9个取代芳香环碳信号,1H-NMR低场区给出一对偶合的芳环质子信号和一个单峰芳环质子信号,结合1H-NMR,13C-NMR、DEPT可以确定化合物分子式为C20H23NO4,其1H-NMR,13C-NMR谱图与化合物5极为相似,可见化合物3也为阿普菲类生物碱,其1H-NMR,13C-NMR数据与文献中紫堇碱数据完全一致(表5-38),故化合物6鉴定为紫堇碱。
表5-38 化合物6的1H-NMR,13C-NMR数据
化合物7:白色结晶,dragendorff试剂显橙红色显示该化合物可能为生物碱类化合物;由1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)、13C-NMR(100MHz,DMSO-d6)和DEPT谱图可知,该化合物分子中含有21个碳、2个亚甲基、2个甲氧基。该化合物的1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)、13C-NMR(100MHz,DMSO-d6)该化合物的实际测量值见表5-39,数据与参考文献基本一致,该化合物7确定为N-甲基莲叶桐文碱。
表5-39 化合物7的1H-NMR、13C-NMR数据(DMSO-d6 )
化合物8:白色粉末,dragendorff试剂显橙红色;化合物8与化合物9为一对应异构体,在1H-NMR谱中可以清晰地看到二者的比例关系为1∶2,两个化合物在C-14位存在顺反异构体,二者没有在TLC中得到分离,为一混合物,其HRESI-MS m/z 354.1174[M]+(计算值C20H20NO5为354.1336);与原阿片碱的1H-NMR(CDCl3 400MHz)和13C-NMR(CDCl3 100MHz)比较及文献,将各个峰归属如下,δ:7.08(1H,s,H-1),6.83(1H,s,H-4),3.66(2H,m,H-5),3.89(2H,m,H-6),4.05(2H,d,J=17.6Hz,H-8),6.90(1H,d,J=8.4Hz,H-11),6.73(1H,d,J=8.4Hz,H-12),3.64(2H,m,H-13),6.05(4H,d,J=8.8Hz,H-15,16,—OCH2O—),2.92(3H,s,N—CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3):105.5(C-1),146.4(C-2),147.1(C-3),109.1(C-4),125.5(C-4a),22.9(C-5),52.5(C-6),54.2(C-8),62.4(C-8a),142.0(C-9),146.4(C-10),108.5(C-11),121.4(C-12),122.6(C-12a),38.5(C-13),92.4(C-14),127.4(C-14a),101.6(C-15,16),44.0(N—CH3)。化合物8确定为顺式普罗托品季铵盐。
化合物9:化合物9与化合物8为一对应异构体混合物;谱图上各个峰的归属:1H-NMR(CDCl3 400MHz),δ:7.33(1H,s,H-1),6.89(1H,s,H-4),3.66(2H,m,H-5),3.86(2H,m,H-6),4.54(2H,d,J=6.4Hz,H-8),6.98(1H,d,J=8.4Hz,H-11),6.82(1H,d,J=8.4Hz,H-12),3.64(2H,m,H-13),6.08(4H,d,J=8.8Hz,H-15,16,—OCH2O—),3.32(3H,s,N—CH3);13C-NMR(100MHz,CDCl3),δ:106.2(C-1),147.0(C-2),148.1(C-3),108.1(C-4),123.2(C-4a),23.3(C-5),53.3(C-6),54.7(C-8),108.4(C-8a),143.5(C-9),145.6(C-10),108.2(C-11),121.9(C-12),122.2(C-12a),34.3(C-13),91.6(C-14),125.5(C-14a),101.8(C-15,16),42.1(N—CH3)。以上数据与文献一致,鉴定化合物9为反式普罗托品季铵盐。
化合物10(图5-44):白色晶体,mp208~209℃,碘-碘化铋钾生物碱试剂反应阳性,提示该化合物为一生物碱,熔点mp204~206℃。13C-NMR提供20个碳信号,DEPT提示高场区1个氮甲基信号(41.4),4个亚甲基信号,低场区有4个氧取代芳环碳信号和4个未取代芳环碳信号,以及4个碳取代芳环碳信号以及1个羰基碳信号,1H-NMR中芳环质子有1对偶合和2个单峰信号,由1H-NMR,13C-NMR以及DEPT谱可以确定化合物10的分子式为C20H19NO5,其NMR数据与文献中原阿片碱(普罗托品)的数据基本一致,故化合物10鉴定为原阿片碱(普罗托品)。
图5-44 化合物10
图5-45 化合物11
化合物11(图5-45):无色柱晶,mp162~165℃,碘-碘化铋钾生物碱试剂反应阳性,提示该化合物为一生物碱;13C-NMR提供21个碳信号,DEPT提示高场区1个氮甲基信号(41.2),3个亚甲基信号,低场区有4个氧取代芳环碳信号和4个未取代芳环碳信号,以及4个碳取代芳环碳信号及1个羰基碳信号,1H-NMR中芳环质子有1对偶合和2个单峰信号,由1H-NMR,13C-NMR及DEPT谱可以确定化合物4的分子式为C21H23NO5;其NMR数据与文献完全一致(表5-40),故化合物11鉴定为别隐品碱。
表5-40 化合物11的1H-NMR、13C-NMR数据(CDCl3-d6 )