CC BY
108
УДК 547. 972
ФИТОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КСАНТОНОВ И ФЛАВОНОИДОВ GENTIANA KARELINII
© 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 Gentiana karelinii Griseb. - горечавки Карелина (семейство Gentianaceae). Из надземной части горечавки Карелина выделены ксантоны свертианин, 8-O-ß-D-глкопиранозид свертианина, гентиакохианозид, мангиферин и флавон-С-глюкозид изоориентин. Выделенные соединения идентифицированы на основании результатов химических превращений и данных ИК-,УФ-, ПМР-, масс-спектров. Установлено, что надземная часть горечавки Карелина содержит 0,43% мангиферина, используемого в качестве субстанции противовирусного препарата.
Ключевые слова: Gentiana karelinii Griseb. - горечавка Карелина, Gentianaceae, ксантоны, О- и С-гликозиды ксанто-нов, флавон-С-гликозид.
Введение
Род Gentiana насчитывает более 500 видов, которые произрастают преимущественно на альпийских лугах всех горных систем мира, кроме гор Африки [1, 2]. Целебные свойства горечавки известны с древнейших времен. Тибетская медицина рекомендует цветки и траву горечавки при болезнях горла и легких, желудка, кишечника, желчного пузыря и матки, а также для лечения рака. В народной медицине горечавку желтую употребляют для общего укрепления организма, как глистогонное и противокашлевое средство, при цинге, ревматическом артрите, подагре, аллергических заболеваниях, желтухе, изжоге, гастритах, метеоризме, дизентерии и запорах, как жаропонижающее средство при простудных заболеваниях [1, 2]. Препараты горечавки желтой улучшают функциональную деятельность практически всех органов пищеварения - возбуждают аппетит, стимулируют секрецию желудочных желез, усиливают моторику пищеварительного тракта. Экспериментально подтверждено желчегонное и гепатопротекторное действие препаратов горечавки [2].
Различные виды горечавки содержат биологически активные вещества, относящиеся к иридоидам, алкалоидам пиридинового ряда, ксантонам, фитостеролам, фитоэкдистероидам, флавоноидам, тритерпеноидам, дубильным веществам, пектинам, олиго- и полисахаридам, фенолкарбоновым кислотам, производным бен-зофенона [1-4]. Чаще всего в медицине применяется корень горечавки желтой - Gentiana lutea L. Фармако-пеями многих стран допускается использование других видов горечавки [2]. Фитохимическое изучение ксантонов ранее не исследованных видов горечавки с целью поиска новых источников биологически активных веществ представляет практический интерес. В решении этих задач наше внимание привлекла горечавка Карелина - Gentiana karelinii Griseb. (семейство Gentianaceae), которая произрастает на остепненных лугах, щебнистых склонах, в типчаковых степях Сибири, Республики Алтай, Средней Азии и Монголии [5].
Ранее из надземной части этого растения нами были выделены изобеллидифолин, сверхирин гентиакау-леин и сверциаперенин [6, 7]. В настоящей статье приведены данные по выделению и идентификации еще четырех ксантонов и одного флавон-С-гликозида из надземной части горечавки Карелина.
Методика исследования
Надземная часть растения горечавки Карелина собрана в период цветения на территории Калайхумского района Горно-Бадахшанской автономной области Республики Таджикистан. Образцы были определены
* Автор, с которым следует вести переписку.
кандидатом биологических наук С. Мелибаевым. Гербарные образцы хранятся в коллекции Института химии растительных веществ АН Республики Узбекистан.
Измельченное воздушно сухое сырье (950 г) экстрагировали при комнатной температуре 5 раз метанолом. Объединенный экстракт отгоняли в вакууме до 1 л, разбавили водой в соотношении (1 : 1) и последовательно встряхивали хлороформом, этилацетатом и н-бутанолом. Отогнав растворители, получили 21,6 г хлороформной, 16,5 г этилацетатной и 24,3 г н-бутанольной фракции.
Хлороформную фракцию (21,0 г) хроматографировали на колонке с силикагелем в градиентной системе растворителей бензол-хлороформ (40 : 60 5 : 95). Из различных элюатов выделили 1,37 г сверциаперенина,
0,96 г гентиакаулеина, 0,86 г сверцианина, 0,29 г сверхирина и 0,67 г изобеллидифолина.
В результате хроматографического разделения этилацетатной фракции (16,0 г) на колонке с силикагелем, используя в качестве элюента хлороформ и градиентную систему растворителей хлороформ - метанол (99 : 1 ^ 90 : 10), выделили 0,37 г сверцианина, 0,16 г изобеллидифолина, 1, 64 г мангиферина и 0,38 г изоориентина.
Хроматографированием бутанольной фракции (23,0 г) на колонке с силикагелем в градиентной системе растворителей хлороформ - метанол (97 : 3 ^ 83 : 17) получили 0,96 г 8-О-Р-Б-глюкопиронозида сверцианина, 2,13 г мангиферина, 1,02 г изоориентина и 2,23 г гентиакохианозида.
Полученные вещества очищены дробной перекристаллизацией из различных растворителей.
УФ-спектры снимали на спектрофотометре Lambda-16 фирмы Перкин-Элмер в этаноле, ИК-спектры - на спектрофотометре UR-20 в таблетках с KBr. 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 Ру-ds и DMSO-d6. Химические сдвиги приведены в миллионных долях (м.д.) в 5-шкале. Газожидкостную хроматографию проводили на хроматографе «Цвет-101». Температуры плавления определяли на приборе типа «Boetius» с визуальным устройством РНМК 0,5.
Тонкослойную хроматографию (ТСХ) проводили на пластинках Silufol UV-254 (Чехословакия). Для колоночной хроматографии использовали силикагель Л 100/160 мкм (Chemapol, Чехословакия) и Woelm (Германия). Пятна ксантонов и флавоноидов при ТСХ наблюдали в УФ-свете, обнаруживали проявлением парами аммиака, опрыскиванием 1% раствором бензидина в серной кислоте, 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 °C.
Результаты и обсуждение
Выделенные вещества относятся к ксантонам (соединение 1), их О-(2,3) и С-гликозидам (4), а также фла-вон-С-гликозидам (5). Идентификацию полученных соединений осуществляли на основании результатов химических превращений (полный и частичный кислотный гидролиз, ацетилирование, метилирование, окисление), данных ИК-, УФ-, ПМР-спектроскопии и масс-спектрометрии, а также сравнением физикохимических констант и спектральных данных с литературными сведениями.
Ксантон 1 состава Q4H1006 (М+ 274) представляет собой желтое кристаллическое вещество т. пл. 222224 °С. Его УФ-спектр характерен для 1,3,7,8-тетразамещенных ксантонов и имеет полосы поглощения при Xmax 242, 270, 323* (перегиб), 332 и 388 нм [8]. Это подтверждается данными спектра ПМР (в Py-d5), где проявляются сигналы протонов -0СН3 (3,60 м.д., с), Н-2 (6,31 м.д., д, 2,0 Гц), Н-4 (6,35 м.д., д, 2,0 Гц), Н-5 (6,75 м.д., д, 9,0 Гц), Н-6 (7,37 м.д., д, 9,0 Гц) и хелатной ОН-групп (12,11 м.д., уш.с) [3, 8].
По данным ПМР- и масс-спектров, ксантон 1 содержит одну -0СН3 и три -ОН-группы. На основании изучения спектральных данных и сравнения их с литературными сведениями установлено, что выделенное вещество является сверцианином (1,7,8-тригидрокси-З-метоксиксантоном) [3, 9].
Ксантон 2 состава С20Н20Оц с т.пл. 218-219 °С С, Xmax 235, 263, 316, 379 нм. УФ-спектр данного вещества характерен для 1,3,7,8-тетразамещенных ксантонов [3,8]. ПМР-спектр (Py-d5): 3,57 (с, -0СН3), 3,70-4,25 (протоны углеводной части), 5,26 (д, 6,5 Гц, Н-1'), 6,30 (д, 2 Гц, Н-2), 6,35 (д, 2 Гц, Н-4), 7,02 (д, 9 Гц, Н-5), 7,36 (д, 9 Гц, Н-6), 13,13 м.д. (уш.с, 1- или 8-ОН). Данные ПМР-спектра и хроматографическая подвижность указывает на гликозидный характер рассматриваемого вещества. В результате кислотного гидролиза ксан-тона 2 получили сверцианин (1) и D-глюкозу. Ацетилирование ксантона 2 уксусным ангидридом в пиридине дало гексаацетильное производное (М+ 688). Следовательно, вещество 2 является моноглюкозидом.
Место присоединения углеводного остатка установлено сравнительным изучением спектров ПМР глико-зида 2 и его агликона. При переходе от сверцианина к рассматриваемому гликозиду значение химического сдвига сигнала протона Н-6 практически не изменяется тогда, как сигнал Н-5 претерпевает парамагнитный
сдвиг на 0,27 м.д. Это указывает на присоединение углеводного остатка к гидроксилу при С-8 ксантона 2 [3, 8]. Величина КССВ сигнала аномерного протона остатка Б-глюкозы (5,26 м.д., д, 6,5 Гц) соответствует Р-конфигурации гликозидной связи [12, 14]. Таким образом, выделенный гликозид является 8-О-Р-Б-глкопиранозидом сверцианина [3, 10].
Ксантон 3 состава С25Н28О15 с т.пл. 209-210 °С. В УФ-спектре соединения 3 проявляются полосы поглощения при !тах 237, 263, 316 и 381 нм, характерные для 1,3,7,8-тетразамещенных ксантонов [3, 8]. Спектр ПМР (в Ру^5) вещества 3 содержит сигналы протонов -ОСН3 группы (3,57 м.д., с) и четырех ароматических протонов 1,3,7,8-тетразамещенного ксантонового ядра: Н-2 (6,30 м.д., д, 2,0 Гц), Н-4 (6,35 м.д., д, 2,0 Гц), Н-5 (7,02 м.д., д, 9,0 Гц) и Н-6 (7,36 м.д., д, 9,0 Гц). В слабопольной области спектра при 13,13 м.д. (уш.с) проявляется сигнал хелатной гидроксильной группы [8]. Кроме того, в спектре обнаружены сигналы двух аномерных протонов: Н-1' (5,26 м.д., д, 6,5 Гц) и Н-1" (4,77 м.д., д, 7,0 Гц), а также других протонов углеводного остатка в области 3,70-4,25 м.д.
Гидролитическое расщепление гликозида 3 5%-ным раствором хлороводородной кислоты привело к получению сверцианина и моносахаридов Б-глюкозы и Б-ксилозы.
Ацетилированием гликозида 3 уксусным ангидридом в пиридине получили октаацетильное производное с т.пл. 112-113 °С. В масс- спектре последнего, наряду с малоинтенсивным пиком молекулярного иона с т/7 904, имеются интенсивные пики фрагментных ионов: остатка ацетата дисахарида с т^ 547 и триацетилксилозы с т^ 259, 199 и 139. Следовательно, соединение 3 является биозидом, в котором концевой остаток - Б-ксилоза.
В результате частичного гидролиза ксантонового гликозида 3 0,5%-ным раствором серной кислоты получили 8-О-р-Б-глюкопиранозид сверцианина. С целью установления строения углеводной части гликозид 3 метилировали по Хакомори. В гидролизате продукта метилирования методами ГЖХ и ТСХ идентифицировали 2,3,4-три-О-метил-Б-глюкопиранозу и 2,3,4-три-О-метил-Б-ксилопиранозу, что свидетельствует о присоединении концевой Б-ксилозы к остатку Б-глюкозы 1^6 связью. Величина КССВ сигналов аномерных протонов свидетельствует о Р-конфигурации гликозидных связей остатков Б-глюкозы и Б-ксилозы [12, 14].
Таким образом, соединение 3 является 8-О-[(Р-Б-ксилопиранозил)(1^6)-р-Б-глюкопиранозид]-1,7-дигидрокси-3-метоксиксантоном или гентиакохианозидом [3, 11].
Ксантон 4 состава С19Н18Оц с т.пл. 258-260 °С (с разл.) имеет УФ-спектр (Хтах 241, 258, 317, 369 нм), типичный для производных ксантона [3, 8]. ПМР-спектр (ДМСО-^): 3,83-4,62 (м, Н-3', 4', 6'), 4,97 (т, 9,5 Гц, Н-2'), 5,68 (д, 9,5 Гц, Н-1'), 6,43 (с, Н-4), 6,99 (с, Н-5), 7,44 м.д. (с, Н-8). Величина КССВ сигнала аномерного протона (1=9,5 Гц) и устойчивость вещества к кислотному гидролизу свидетельствуют о том, что соединение 4 является ксантон-С-гликозидом [3, 13]. При окислении рассматриваемого вещества раствором хлорного железа получили Б-глюкозу. На основании приведенных данных и сравнением их с литературными сведениями ксантон 4 идентифицировали с мангиферином (1,3,6,7-тетрагидрокси-2-С-Р-Б-глюкопиранозил-ксантоном) [3, 12, 13]. Мангиферин обладает иммуностимулирующими свойствами и противовирусной активностью в отношении вируса простого герпеса, опоясывающего лишая и ветряной оспы, цитомегаловиру-сов [15, 16]. На его основе создан лекарственный препарат алпизарин [17]. Выход мангиферина из надземной части горечавки Карелина составляет 0,43%.
Флавоноид 5 состава С21Н20Оц с т. пл. 233-235 °С в УФ-спектре содержит максимумы поглощения при Хтах 258, 271 и 352 нм, характерные для производных флавона [14, 18].
Спектр ПМР соединения 5 в Ру^5 содержит сигналы протонов флавонового ядра и углеводной части. Однопротонные синглеты при 6,54 и 6,76 м.д. отнесены к протонам Н-3 и Н-8 соответственно, а сигналы при 7,13 (д, 9,0 Гц), 7,39 (дд, 2,5 и 9,0 Гц) и 7,75 м.д. (д, 2,5 Гц) - к протонам Н-5', Н-6' и Н-2' кольца В флавона [14,19]. Сигнал хелатной гидроксильной группы в положении С-5 резонирует при 14,24 (уш.с). Протоны углеводной части представлены в спектре сигналами Н-1" (5,72 м.д., д, 9,0 Гц), Н-2" (5,04 м.д., т, 9,0 Гц) и других протонов сахарного остатка в области 3,92-4,55 м.д.
Данные ПМР-спектра позволяют отнести рассматриваемое вещество к 5,6,7,3',4'-пентазамещенным флавонам. Изучением УФ-спектров флавонгликозида 5, снятых в присутствии ионизирующих и комплексообразующих добавок, и анализом ПМР-спектра установлено наличие фенольных гидроксильных групп в положениях 5,7,3' и 4' флавонового ядра [14].
Соединение 5 не гидролизуется при кипячении 5%-ным раствором соляной кислоты на водяной бане в течение 5 ч. Устойчивость к кислотному гидролизу характерна для С-гликозидов [14, 18].
В результате окисления гликозида 5 раствором хлорного железа получили лютеолин (5,7,3',4'-тетрагидроксифлавон) и Б-глюкозу.
На основании вышеизложенных данных, а также сопоставлением с литературными сведениями флавонглико-зид 5 идентифицировали с изоориентином (5,7,3',4'-тетра-гидрокси-6-С-Р-Б-глюкопиронозилфлавоном) [18, 19].
CH3O-
OH
OH
OR
1. R = H
2. R = ß-D-Glcp
3. R = ß-D-Glcp^ ß-D-Xylp
HO'
HO-
OH
OH
HO'
HO
OH O
HO
1 I
OH
OH
OH
OH O
4
OH
OH
Выводы
1. Из надземной части горечавки Карелина выделены ксантоны - сверцианин, 8-О-Р-Б-глкопиранозид сверцианина, гентиакохианозид, мангиферин и флавон-С-глюкозид изоориентин.
2. Выделенные соединения идентифицированы на основании результатов химических превращений и данных ИК-, УФ-, ПМР-, масс-спектров.
3. Установлено, что надземная часть горечавки Карелина содержит 0,43% мангиферина - действующего вещества противовирусного препарата алпизарин.
5
Список литературы
1. Растительные ресурсы СССР. Цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства Caprifoli-aceae - Plantaginaceae. Л., 1990. С. 50-63.
2. Куцик Р.В., Зузук Б.М. Горечавка желтая (Gentiana lutea L.) (аналитический обзор) // Провизор. 2003. Вып. 4,5. [Электронный ресурс] URL: http://www.provisor.com.ua/archive/2003/N4/art_36.htm.
3. Глызин В.Н., Николаева Г.Г., Даргаева Т.Д. Природные ксантоны. Новосибирск, 1986 174 с.
4. Мунхжаргал Н., Зибарева Л.Н., Эбель А. Л., Ляшевская Н.В., Шульц Э.Э., Унжакова М.Н., Тенгерекова Г.Г., Кузнецова О.В., Слободчакова Е.К. Виды семейства Gentianaceae - перспективные источники экдистероидов, ксантонов и иридоидов // Биоразнообразие, проблемы экологии горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее: матер. межд. конф. Горно-Алтайск, 2008, сентябрь. [Электронный ресурс] URL: http://e-lib.gasu.ru/konl7 biodiversity/2008/2/index.html
5. Энциклопедия растений Сибири. Циминалис (горечавка) Карелина - Ciminalis karelinii (Griseb.) Zuev. [Электронный ресурс] URL: http://skazka.nsk.ru/atlas/id.149.
6. Таджибаев М.М., Бутаяров А.В., Батиров Э.Х., Маликов В.М. Ксантоны и флавоноиды Gentiana Algida и G. karelinii // Химия природных соединений. 1992. №2. С. 280-282.
7. Бутаяров А.В., Батиров Э.Х., Таджибаев М.М., Маликов В.М. Изучение ксантонов двух видов растений рода Gentiana // Тезисы докладов конференции молодых ученых ИХРВ. Ташкент,1992. С. 32-33.
8. Перельсон М.Е., Шейнкер Ю.Л., Савина А.А. Спектры и строение кумаринов, хромонов и ксантонов. М., 1975. 230 с.
9. Николаева Г.Г., Глызин В.И., Фесенюэ Д.А., Патудин А.В. Ксантоновые соединения Gentiana barbata Froel // Химия природных соединений. 1980. №2. С. 255-256.
10. Hostettmann К., Miura I. A new xanthone diglucoside from Swertia perennis L. // Helv. Chim. Acta. 1977. V. 60. Pp. 262-264.
11. Rivaille P., Massicat J., Guyot M., Plouvier V. Xanthones from Gentiana kochiana, Swertia decussata and S. perennis (Gentianaceae) // Phytochemistry. 1969. V. 8. Pp. 1533-1541.
12. Николаева Г.Г., Глызин В.И., Кривут Б.А., Амара Силла, Патудин А.В. Гликозиды - производные у-пирона из Gentiana schistocalyx // Химия природных соединений. 1980. №6. С. 883-884.
13. Hostettmann К., Jacot-Quillarmod A. Identification of xanthones and new arabinosides of flavone C-glucosides from Swertia perennis L. // Helv. Chim. Acta. 1976. V. 59. Pp. 1584-1591.
14. Mabry T.J., Markham K.R., Thomas M.B. The Systematic Identification of Flavonoids, Nyw-York: Springer, 1970. 354 p.
15. Михайлова Т.М., Оленников Д.Н., Танхаева Л.М. Биологическое действие природных ксантоновых соединений // Сибирский медицинский журнал. 2005. Т. 56. №7. С. 72-78.
16. Патент №2092177 РФ. Средство, обладающее действием против инфекционных агентов / Шипулина Л.Д., Глызин В.И., Быков В.А., Вичканова С.А., Фатеева Т.В. / 10.10.1997
17. Алпизарин. [Электронный ресурс] URL: http://www.biomedservice.ru/preparat/libr_alpizarin.pdf
18. Flavonoids. Chemistry, Biochemistry and Application / Ed. by Andersen Q.M., Markham K.R., New-York: Taylor and Francis Group, 2006. 869 p.
19. Park H.-S., Lim J.H., Kim H.J., Choi J.H., Lee I.-S. Antioxidant Flavone Glycosides from the Leaves of Sasa borealis // Arch. Pharm. Res. 2007. V. 30. N2. Pp. 161-166.
Поступило в редакцию 24 февраля 2009 г.
