向日葵倍半萜類化學(xué)成分及生物活性研究進展

楊舜伊，袁純紅

（1.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650302；2.中國科學(xué)院新疆理化所植物資源化學(xué)重點實驗室，新疆 烏魯木齊830011）

向日葵（Helianthus annuusL.）為菊科（Compositae）向日葵屬（Helianthus）一年生草本植物，又名丈菊，原產(chǎn)南美洲，現(xiàn)歐洲、北美洲、中國都有分布。種子含油量很高，為半干性油，味香可口，供食用。花穗、種子皮殼及莖稈可作飼料及工業(yè)原料，花穗可藥用［1-2］。國內(nèi)外學(xué)者從化學(xué)組成角度對向日葵進行廣泛的研究，結(jié)果表明，向日葵主要含有倍半萜類、二萜類、三萜類、木脂素類、黃酮類、酚類、甾體類等多種生物活性成分，其中主要的藥效成分為倍半萜類化學(xué)成分，具有抗菌、細胞毒、化感等生物活性［3-7］。本文系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外學(xué)者對向日葵中倍半萜類化學(xué)成分和生物活性的研究進展，以期提供參考價值。

1 化學(xué)成分

倍半萜類是向日葵中報道最多的一類化學(xué)成分，也是其主要的生物活性成分。目前為止，向日葵中共分離得到69個倍半萜及其內(nèi)酯類化合物，主要類型有吉馬烷內(nèi)酯類、愈創(chuàng)木烷內(nèi)酯類、heliannuol類、降倍半萜類等。

1.1 吉馬烷內(nèi)酯類化合物

吉馬烷內(nèi)酯類是向日葵中最為豐富的一類倍半萜，具有十元環(huán)駢有五元環(huán)內(nèi)酯的基本骨架，其中在C-1，10 和C-4，5 位常有雙鍵，依據(jù)雙鍵順反異構(gòu)的不同，將它分為heliangolide、germacranolide、cis，cis-germacranolide 和melampolide 四類不同的構(gòu)型。結(jié)構(gòu)中C-1，10 位雙鍵也可能被氧化成C-1，10 環(huán)氧結(jié)構(gòu)，C-11 位常連有當(dāng)歸酰基（Ang）基團，有的十元環(huán)C-3和C-10之間具有氧橋結(jié)構(gòu)，由于此類型化合物不對稱碳原子較多，使得結(jié)構(gòu)類型多種多樣。Spring 等［8-11］從向日葵的莖葉中分離得到annuithrin（1）、niveusin C（2）、3-ethoxy-niveusin B（3）、niveusin B（4）、15-hydroxy-3-dehydrodesoxytifruticin（5）、1-methoxy-4，5-dihydroniveusin A（9）、1，2-anhydriodoniveusin A（10）、1，2-anhydrido-4，5- dihydroniveusin A（11）；Melek［12］等從向日葵葉中分離得到4，5-dihydroniveusin A（6）、argophyllin A（7）、argophyllin B（8）；Alfatafta 等［13］從向日葵的葉中分離得到3-O-methylniveusin A（12）、1，10-O-dimethyl-3-dehydroargophyllin B diol（13）；Macías 等［14-16］從向日葵的葉中分離得到helivypolides A-B（14-15）、helivypolides D-E（16-17）、leptocarpin（18）、helivypolide F（19）、helivypolides H-J（20-22）?；衔铮?）～（22）的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 吉馬烷內(nèi)酯類化合物Fig.1 Germacrane sesquiterpenoids isolated from H. annuus L.

1.2 愈創(chuàng)木烷內(nèi)酯類化合物

愈創(chuàng)木烷內(nèi)酯類化合物具有五元環(huán)駢七元環(huán)的基本骨架，同時在C-5，6 位駢有五元環(huán)內(nèi)酯。Macías 等［14，16-19］從向日葵中分離得到10個此類化合物。 分 別 是annuolides A-G（23-29）、angeloylcumambrin-B（30）、3，10α-dihydroxy-8β- angeloyloxyarbiglovin（31）和annuolide H（32）。化合物（23）～（32）的結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 愈創(chuàng)木烷內(nèi)酯類化合物Fig.2 Guaianolide sesquiterpenoids isolated from H. annuus L.

1.3 Heliannuol類化合物

Heliannuol 類是一類結(jié)構(gòu)新穎的倍半萜類化合物，具有苯環(huán)駢七元氧環(huán)或八元氧環(huán)的骨架結(jié)構(gòu)，氧環(huán)也可能發(fā)生斷裂。Macías等［20-24］先后從向日葵中分離得到了15 個這類化合物，分別是heliannuols A-L（33-44）、helibisabonol A（45）和helibisabonol B（46）。Spring等［28］從向日葵的毛狀腺體中分離得到helibisabonol C（47）?；衔铮?3）～（47）的結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 Heliannuol類化合物Fig. 3 Heliannuol sesquiterpenoids isolated from H. annuus L.

1.4 降倍半萜類化合物

Macías 等［15，24-26］先后從向日葵中分離得到了11個降倍半萜類化合物，這類化合物具有很好的化感活性。分別是annuionones A-C（48-50）、helinorbisabone（51）、4，5-dihydroblumenol（52）、9-hydroxy-4，5-megastigmdien-3-one （53） 、 dehydrovomifoliol（54）、annuionones D-G（55-58）?；衔铮?8）～（58）的結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 降倍半萜類化合物Fig. 4 Norsesquiterpenoids isolated from H. annuus L.

1.5 其它類型倍半萜類化合物

Spring 等［27-28］從向日葵的毛狀腺體分離得到6個倍半萜化合物glandulones A-F（59-64）。Alfatafta等［13］從向日葵的葉中分離得到eudesma-1，3，11（13）-trien- 12-oic acid（65）。Macías 等［16，29-30］從向日葵的葉中分離得到helieudesmanolide A（66）、heliespirones A（67）、heliespirone B（68）heliespirone C（69）。化合物（59）～（69）的結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 其它類型倍半萜類化合物Fig. 5 Other types of sesquiterpenoids isolated from H. annuus L.

2 生物活性

2.1 抗菌活性

早在80 年代初期，德國Spring 等［8］從向日葵的地上部分分離得到化合物annuithrin（1）對短芽孢桿菌（Bacillus brevis）具有一定的抗菌活性，最低抑菌濃度（Minimum inhibiroty concentration，MIC）為45 μg/mL。隨后，又從中分離得到三個倍半萜niveusin B（4）、3-ethoxyniveusin B（3）和15-hydroxy-3-dehydrodesoxytifruticin（5），進行抗菌活性測試，發(fā)現(xiàn)15-hydroxy-3-dehydrodesoxytifruticin（5）對短芽孢桿菌（B. brevis）具有很強的抑制作用，MIC 值為45 μg/mL。然而，niveusin B（4）對核黃菌（Eremothecium ashbyi）具有一定的抑制作用，MIC 值為65 μg/mL［9］。此后，未見相關(guān)抗菌活性報道。

2.2 細胞毒活性

Spring 等［8］對向日葵莖葉中分離得到的化合物annuithrin（1）進行細胞毒性測試，研究表明，在艾氏腹水癌細胞的DNA和RNA合成的體內(nèi)試驗中，annuithrin（1）引起DNA和RNA合成顯著減少，在20 μg/mL的質(zhì)量濃度下，對DNA 和RNA 合成的抑制率分別為50%和75%。

2.3 化感作用

20 世紀90 年代以來，西班牙的Macías F A 等人對向日葵的地上部分的化感作用做了比較詳細的研究，發(fā)現(xiàn)向日葵中的倍半萜成分具有很好的化感作 用。Spring 等［9］在Avena牙 鞘 試 驗 中，濃 度 為100 μmol/L 的niveusin B（4）、3-ethoxyniveusin B（3）和15-hydroxy-3-dehydrodesoxytifruticin（5）使牙鞘的生長分別降低80%、57%和61%。Macías 等［15］報道 濃 度10-6mol/L 的helivypolide D（16）對 萵 苣（Lactuca sativaL. cv）發(fā)芽的抑制率為46%；濃度為10-5mol/L 的helivypolide E（17）對萵苣根的抑制率為41%；（+）-dehydrovomifoliol（54）對萵苣的發(fā)芽率表現(xiàn)出很強的抑制作用，在濃度為10-4～10-6mol/L平均抑制率為45%；annuionone D（55）能夠刺激洋蔥（Allium cep）的根增長，濃度為10-5mol/L 增長率最大，增長率為67%。

3 結(jié)論及展望

向日葵的倍半萜類化合物的研究極大的豐富了倍半萜化學(xué)的內(nèi)容，而且這類化合物結(jié)構(gòu)新穎多樣，具有潛在的生物活性，研究發(fā)現(xiàn)其在抗菌、細胞毒和化感作用等方面具有很好的生物活性?？梢?，向日葵中倍半萜類化合物具有很好的應(yīng)用前景，特別是對抗癌藥物以及綠色農(nóng)藥的開發(fā)提供新穎的先導(dǎo)化合物。

然而，就目前研究現(xiàn)狀仍存在一些問題：首先，單體化合物結(jié)構(gòu)與生物活性之間的關(guān)系研究基本空白；其次，前期的研究主要集中在對向日葵地上部分的研究，對根的化學(xué)成分研究較少；最后，對倍半萜的生物活性研究主要集中在化感作用，其他活性研究較少。因此，有必要繼續(xù)深入對向日葵的化學(xué)成分研究，特別是通過生物活性跟蹤，得到生物活性成分，研究活性成分的藥理機制，以闡明藥用植物的作用物質(zhì)基礎(chǔ)和發(fā)現(xiàn)新的藥用活性化合物；其次，進一步闡明結(jié)構(gòu)與藥效之間的關(guān)系，可以為科研工作者人為的、有目的的進行化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾，為更快地尋找活性單體化合物提供依據(jù)，以期為進一步開發(fā)新型藥物提供先導(dǎo)化合物；將倍半萜的化感作用應(yīng)用到實踐中去，開發(fā)新型無毒的綠色農(nóng)藥，減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染，有利于保護人類的生存環(huán)境。