L-菊苣酸在不同溶劑中的光致差向異構(gòu)化

謝繼國,陳 波,郭建偉,姚守拙

化學(xué)生物學(xué)及中藥分析省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室湖南師范大學(xué),長沙 410081

L-菊苣酸在不同溶劑中的光致差向異構(gòu)化

謝繼國,陳 波＊,郭建偉,姚守拙

化學(xué)生物學(xué)及中藥分析省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室湖南師范大學(xué),長沙 410081

研究了不同溶劑中L-菊苣酸在紫外光照下的穩(wěn)定性。經(jīng)過紫外光譜,液質(zhì)聯(lián)用、旋光度核磁共振氫譜的鑒定分析,結(jié)果表明,在光照條件下L-菊苣酸會(huì)部分生成它的差向異構(gòu)體,不同的溶劑中其異構(gòu)化程度不同,在 365 nm,達(dá)到平衡時(shí)異構(gòu)化率結(jié)果為:乙腈 ＞甲醇 ＞四氫呋喃 ＞水;在 254 nm下,則為:乙腈 ＞四氫呋喃 ＞甲醇 ＞水,且在 254 nm下比在 365 nm下異構(gòu)化程度大些。

L-菊苣酸;內(nèi)消旋菊苣酸;光致差向異構(gòu)化

紫錐菊 (Echinacea purpurea)原產(chǎn)北美地區(qū),作為免疫促進(jìn)劑和免疫刺激劑而受到重視。紫錐菊中主要化學(xué)成分[1]有多糖、糖蛋白、烷基酰胺和咖啡酸衍生物,菊苣酸是其中重要的活性成分之一,能抑制透明質(zhì)酸酶和抗 H IV-1整合酶[2,3],還具有抗炎,抗病毒[4],抗癌,抗氧化及清除自由基等作用。

菊苣酸有三種手性異構(gòu)體[5](圖 1),天然存在紫錐菊中的為(R,R)-(-)-菊苣酸 (L-菊苣酸),據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,在水溶液中,由于菊苣酸結(jié)構(gòu)中的酚羥基和酯鍵的存在,菊苣酸很不穩(wěn)定,容易發(fā)生降解或氧化,加入一些添加劑[6]或者特殊儲(chǔ)存[7]穩(wěn)定菊苣酸。文獻(xiàn)報(bào)道了濕度和溫度對(duì)菊苣酸穩(wěn)定性[8]的影響。

本文首次報(bào)道了 L-菊苣酸的光致異構(gòu)化,研究了不同溶劑對(duì)其光致異構(gòu)化的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Waters 2695液相分離單元 (Waters公司);Micromass ZQ2000質(zhì)譜儀 (Waters公司);Flexi-DryTMMP凍干機(jī) (美國 FTS systems);Waters Prep LC4000制備色譜儀 (Waters公司);HPD101大孔吸附樹脂(河北滄州寶恩化工廠);RE-520旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 (上海亞榮生化儀器廠);AL204電子分析天平(梅特勒-托爾多);ZF-C型三用紫外分析儀(上海金達(dá)生化儀器有限公司)。

4%紫錐菊提取物 (購自長沙九匯現(xiàn)代中藥公司);菊苣酸標(biāo)準(zhǔn)品 (美國 Sigma公司);甲醇、乙酸乙酯均為分析純 (湖南師范大學(xué)試劑廠);甲酸、乙腈為色譜純 (Tedia公司);二次蒸餾水 (Milli Q純水系統(tǒng))

圖 1 菊苣酸的三種立體異構(gòu)體Fig.1 Structure of ciohoric acid isomers

1.2 色譜和質(zhì)譜條件[9]

色譜柱:Spherigel C18(5μm,200×4.6 mm);檢測(cè)器及檢測(cè)波長:Waters 2487 detector,330 nm;進(jìn)樣量 10μL;流動(dòng)相:A(0.1V甲酸 +100V水)∶B(乙腈)=85∶15;流速 1 mL/min;室溫下分析。

質(zhì)譜掃描模式為負(fù)離子模式 ESI-;離子源溫度: 110℃;毛細(xì)管電壓:3.0 kV;錐孔電壓:35 V;N2為脫溶劑氣體。

1.3 菊苣酸的制備及樣品處理

1.3.1 菊苣酸的制備過程

4%紫錐菊提取物的水溶液→大孔吸附樹脂HPD101→乙酸乙酯萃取→蒸干得到浸膏→浸膏上制備色譜→凍干產(chǎn)品 (經(jīng)測(cè)定其純度約為 98%)。

1.3.2 光照產(chǎn)物的制備以及結(jié)構(gòu)鑒定

稱取 100 mg L-菊苣酸溶于乙腈中,置于紫外燈下照射,然后用制備液相色譜分離得到其光照產(chǎn)物,經(jīng)過高效液相色譜色譜測(cè)定純度約為98%。取一定量的L-菊苣酸及其光照產(chǎn)物分別進(jìn)行核磁共振氫譜測(cè)定,另外分別配制 50 mg/mL的菊苣酸及其光照產(chǎn)物的甲醇溶液,用旋光儀測(cè)定兩者的旋光度。

1.3.3 不同溶劑中的菊苣酸的紫外光照

稱取一定量的菊苣酸,分別溶解于水、甲醇、乙腈、四氫呋喃,配制成濃度為 0.2 mg/mL的溶液,分別于 254 nm和 365 nm波長下進(jìn)行紫外光照射,用HPLC-PDA-MS測(cè)定菊苣酸的變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 菊苣酸光照產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)確定

圖 2 L-菊苣酸甲醇溶液及其 254 nm紫外光照后的典型色譜圖Fig.2 Typical chromatograms of the standard solution of L-cichoric acid(a)in methanol and the resulted solution(b)after irradiated underUV254nm

當(dāng)把菊苣酸的甲醇溶液置于紫外燈下光照時(shí),短時(shí)間內(nèi)就可以部分地轉(zhuǎn)化成另外一種物質(zhì),如圖2所示。為了確定生成的光照產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),我們分別對(duì)菊苣酸及其光照產(chǎn)物的質(zhì)譜圖、PDA掃描圖以及1H NMR圖進(jìn)行了比較分析,表 1給出了峰 1和峰 2的質(zhì)譜碎片離子和分子離子的相對(duì)豐度,我們可以看出,光照產(chǎn)物跟 L-菊苣酸的質(zhì)譜碎片離子都是一樣的,分子離子峰[M-H]-都為 473,只是碎片離子的豐度略有差別,可以初步判定峰 2為菊苣酸的異構(gòu)體。再對(duì)兩物質(zhì)的 PDA光譜掃描圖 (圖 3)比較,基本上沒有差別,可以排除是順反異構(gòu)的可能性。最后再對(duì)比兩者的1H NMR:L-菊苣酸 (500 MHz,DMSO-d6)δ:5.684(s,2H,H-2,H-3),6.349～6.380(d,2H,J=15.5 Hz,H-8′,H-8′′),6.777～6. 793(d,2H,J=8.0 Hz,H-2′,H-2′′),7.079～7.098 (m,4H,H-3′,H-3′′,H-6′,H-6′′),7.545-7.576(d, 2H,J=15.5 Hz,H-7′,H-7′′),9.159(s,2H,C4-OH),9.684(s,2H,C5-OH)。L-菊苣酸的光照產(chǎn)物(500 MHz,DMSO-d6)δ:5.638～5.666(s,2H,H-2, H-3),6.344～6.376(d,2H,J=17 Hz,H-8′,H-8′′),6.771-6.787(d,2H,J=8.0 Hz,H-2′,H-2′′), 7.053-7.094(m,4H,4H,H-3′,H-3′′,H-6′,H-6′′), 7.507～7.537(d,2H,J=15 Hz,H-7′,H-7′′),9.188(s,2H,C4-OH),9.711(s,2H,C5-OH)。從而我們可以確定所產(chǎn)生的新物質(zhì)為菊苣酸的手性異構(gòu)體。

圖 3 峰 1和峰2的 PDA光譜圖Fig.3 PDA spectrums of peak1(a)and peak2(b)

菊苣酸有三種手性異構(gòu)體,為了進(jìn)一步確定這種異構(gòu)體的構(gòu)型,我們對(duì)其進(jìn)行了旋光度的測(cè)定為:(25℃),測(cè)定的結(jié)果為:(L-cichoricacid)= -350°,= 0°,文獻(xiàn)參考值[10]isomerization product ofL-cichoric acid) =-333°,= + 340°。由此可以確定物質(zhì) 2為內(nèi)消旋菊苣酸 (m esochicoric acid),也就是說 L-菊苣酸在紫外光照下可以部分生成它的差向異構(gòu)體。

表 1 L-菊苣酸和其光照產(chǎn)物的的 ESI/MS數(shù)據(jù)Table 1 The negative ion ESI/MS spectrums data of peak 1 and peak 2

2.2 不同溶劑對(duì)菊苣酸光致差向異構(gòu)化的影響

為了進(jìn)一步研究不同溶劑對(duì)菊苣酸光致差向異構(gòu)化的影響,我們考察了菊苣酸在四種溶劑中的異構(gòu)化情況以及不同波長(254 nm和 365 nm下)對(duì)異構(gòu)化的影響,如圖 4所示,分別為在甲醇、四氫呋喃、乙腈、水中的結(jié)果。在 254 nm下,一開始時(shí),隨著光照時(shí)間的增長。四種溶劑中菊苣酸差向異構(gòu)體的含量都增大,當(dāng)光照 1.5 h后,異構(gòu)體的含量基本上保持不變,異構(gòu)化反應(yīng)達(dá)到平衡。不同溶劑中,異構(gòu)化程度差別較大,在水,甲醇,乙腈三種常用的反相色譜溶劑中,隨著極性的減小,異構(gòu)轉(zhuǎn)化率增加。但是在四氫呋喃中,極性減小,異構(gòu)化轉(zhuǎn)化率小于在甲醇和乙腈中的,水中的最小,達(dá)到平衡時(shí)異構(gòu)化率大小順序?yàn)?乙腈 ＞四氫呋喃 ＞甲醇 ＞水。在 365 nm下,光照 0.5 h后就達(dá)到了平衡,平衡時(shí)的異構(gòu)化率大小為:乙腈 ＞甲醇 ＞四氫呋喃 ＞水。在同一種溶劑中,波長也影響最后異構(gòu)化平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率,波長越短,異構(gòu)化程度越高,且在四氫呋喃中兩個(gè)不同波長下最后的平衡轉(zhuǎn)化率相差較大。

3 結(jié)論

在不同溶劑中,L-菊苣酸在紫外光照下都會(huì)部分地轉(zhuǎn)化為其差向異構(gòu)體 (在不同溶劑中異構(gòu)化情況不一樣)。就考察的四種溶劑來說,在 254 nm下,達(dá)到平衡時(shí)異構(gòu)化率結(jié)果為:乙腈 ＞四氫呋喃 ＞甲醇 ＞水。在 365 nm,則為:乙腈 ＞甲醇 ＞四氫呋喃 ＞水。另外,紫外光照的波長越短,異構(gòu)化程度越高。

圖 4 在不同溶劑中菊苣酸差向異構(gòu)體含量隨光照時(shí)間的變化圖Fig.4 Relationship between epimerization rates ofL-cichoric acid with irradiation time in different solvents a.甲醇Methanol;b.四氫呋喃 Tetrahydrofuran;c.乙腈Acetonitrile;d.水Water

1 Bauer R. Immunomodulatory agents from plants.Basel,Switzerland:BirkhauserVerlag,1999.41-88.

2 Anni P,Denis B,Etienne S,et al.4-Oxo-ionol and linalool glycosides from raspberryfruits.Phytochem istry,1992,31: 4187.

3 King PJ,RobinsonWEJ.Resistance to the anti-human immunodeficiency virus type 1 (H IV-1)compound,L-chicoric acid results from a singlemutation at amimo acid 140 of integrase.J V irol,1998,72:8420-8424.

4 WackerA,HilmigW.Virushemnug untEchinnacea purpurea(virsus-inhibition by Echinecea purpurea).Planta M edica, 1978,33:89-102.

5 Scarpati ML,Oriente G.Chicoricacid(dicaffeyltartaric acid):its isolation from chicory and synthesis.Tetrahedron, 1958,4:43-48.

6 Nusslein B,Kurzmann M,Bauer R.J Nat Prod,2000,63: 1615-1618.

7 DouglasLS,RonBHW.Effectof drying temperature on alkylamide and cichoric acid.J Agric Food.Chem,2003,51: 1608-1610.

8 ChantalBergeron.J Agric Food Chem,2002,50:3967-3970.

9 Luo XB,Chen B,Yao SZ,et al.Simulaneous analysis of caffeic acid derivatives and alkamides in roots and extracts ofEchinacea purpureaby high perfor mance liquid chromatography-photodiode array detetion-electrospray mass spectrometry.J Chrom atogrA,2003,986(1):73-81.

10 Zhao H,Burke TR.Facile synthesis of(2R,3R)-(-)and (2S,3S)-(+)-chicoric acids.Synthetic comm unications, 1998,28:737-740.

Photoep imerization of L-C ichoric Acid in D ifferent Solvents

XIE Ji-guo,CHEN Bo＊,GUO Jian-wei,YAO Shou-zhuo
Key Laboratory of Chem ical B iology&Traditional ChineseM edicine Research, M inistry of Education,Hunan Nor mal University,Changsha 410081,China

The photoepimerization ofL-cichoric acidwas investigated.When the solution ofL-cichoric acidwas irradiated with the UV light,L-cichoric acid was converted to another compound partially.W ith the separation and identification by HPLC-MS,UV spectrum,optical rotation,and1H NMR,the results demonstrated that L-cichoric acid could partially be epimerized tomeso-cichoric acid.The rates of epimerization ofL-cichoric acid in different solvents had significant differences.At 365 nm,the ratio of epimerization at the equilibrium state isordered as follows:acetonitrile＞methanol＞tetrahydrofuran＞water.While at 254 nm,the order is:acetonitrile＞ tetrahydrofuran＞methanol＞water.In addition, the ratio of epimerization at 254 nm ismore than that at 365 nm.

L-cichoric acid;m eso-cichoric acid;photoepimerization

R284.1;Q946.91;R932

A

1001-6880(2010)04-0630-04

2008-11-24 接受日期:2009-02-05

國家“973”基金項(xiàng)目(2006CB504701)

＊通訊作者 Tel:86-731-8865515;E-mail:dr-chenpo@vip.sina.com