從紅牛膝中分離純化皂苷類成分的方法與流程
2023-05-06 03:34:52 1

本發明涉及天然藥物化學,具體涉及從紅牛膝中分離純化皂苷類成分的方法。
背景技術:
紅牛膝,為四川涼山彝族自治州、雲南楚雄彝族自治州、貴州等彝族地區的彝醫臨床常用藥材,在涼山彝族自治州,稱為勒死補你或乃死補你為莧科植物頭花杯莧cyathulacapitata(wall.)moq.的根,用於治療跌打損傷、風溼、類風溼等疾病。
國內外對牛膝類藥材的研究主要集中在中醫臨床上常用的牛膝achyranthesbidentatablume與川牛膝cyathulaofficinaliskuan;紅牛膝的相關研究較少。紅牛膝作為四川涼山彝族自治州、雲南楚雄彝族自治州、貴川等彝族地區的彝醫臨床常用藥材,目前對紅牛膝成分的研究報導較少。
技術實現要素:
本發明提供了從紅牛膝中分離純化皂苷類成分的方法,所述皂苷類成分如下之一所示:
化合物ⅲ:r1=h,化合物ⅳ:化合物ⅴ:
該方法包括如下操作:
(1)取紅牛膝,以含水或不含水的醇類溶劑提取,提取液濃縮至無醇味,以正丁醇萃取,取正丁醇部位上矽膠柱,依次用如下配比的三氯甲烷:甲醇:水下相梯度洗脫:15:1:0.2、10:1:0.2、8:1:0.2、6:1:0.2、3:1:0.2、2:1:0.2,薄層追蹤,合併相同組分,並對合併的相同組份按順序編號;
(2)分別取第3、4或5組份,上矽膠柱,依次用如下配比的三氯甲烷:甲醇:水下相梯度洗脫:(6~4):1:0.2、3:1:0.2、2:1:0.2,薄層追蹤,合併相同組分,上葡聚糖凝膠柱,甲醇:水(30~50):(70~50)洗脫,分別得化合物ⅲ、iv或v。
進一步地,步驟(2)中,取洗脫得到的第3組份上矽膠柱,依次用如下配比的三氯甲烷:甲醇:水下相梯度洗脫:6:1:0.2、3:1:0.2、2:1:0.2,薄層追蹤,合併相同組分,上葡聚糖凝膠柱,甲醇:水50:50洗脫,得化合物ⅲ。
進一步地,步驟(2)中,取洗脫得到的第4組份上矽膠柱,依次用如下配比的三氯甲烷:甲醇:水下相梯度洗脫:6:1:0.2、3:1:0.2、2:1:0.2,薄層追蹤,合併相同組分,上葡聚糖凝膠柱,甲醇:水50:50洗脫,得化合物ⅳ。
進一步地,步驟(2)中,取洗脫得到的第5組份上矽膠柱,依次用如下配比的三氯甲烷:甲醇:水下相梯度洗脫:4:1:0.2、3:1:0.2、2:1:0.2,薄層追蹤,合併相同組分,上葡聚糖凝膠柱,甲醇:水30:70洗脫,得化合物。
其中,所述醇類溶劑選自甲醇或乙醇;所述含水醇類溶劑中醇類溶劑的濃度為60~85%v/v。
本發明一個具體實施方式中,所述含水醇類溶劑中醇類溶劑的濃度為70~80%v/v。
其中,採用薄層追蹤時,以硫酸乙醇溶液為顯色劑。
本發明中,正丁醇萃取前,可以參照系統溶劑法進行逐級萃取,如本發明一個具體實施方式中,依次使用石油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯進行萃取。
上述方法可以從紅牛膝中分離得到齊墩果酸皂苷類成分,可以保證較高的純度,為紅牛膝的深入研究鑑定了一定的物質基礎。
發明人在對紅牛膝的化學成分進行分離純化過程中,發現了多種齊墩果酸類皂苷成分,其中就包括3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸、3-o-(β-d-吡喃葡萄糖醛酸)-齊墩果酸28-o-β-d-吡喃葡萄糖苷、3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸-28-o-β-d-吡喃葡萄糖苷。經藥理研究及臨床驗證表明,齊墩果酸皂苷類成分具有保肝護肝、調節免疫、抗炎、抑菌、抗病毒、延緩衰老、防治心血管疾病等作用[1-4],在藥品及保健品的開發中具有廣闊的應用前景。
另外,目前還沒有見使用具體化學成分對紅牛膝的質量進行控制的報導,本發明分離的齊墩果酸類皂苷在一定程度上與紅牛膝的藥效相關,或可以作為對紅牛膝質量檢測的物質基礎。
其中,經過uplc檢測發現,3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸-28-o-(β-d-吡喃葡萄糖)在各批次藥材中的含量波動較小。以此成分來作為檢測紅牛膝的指標成分,不僅可以從一定程度上反應藥效,還可以使得檢測結果更加穩定,重現性好。
本發明中所述的「提取」,是指採用天然藥物領域內常用的提取手段,例如煎煮、回流、超聲、微波輔助提取、浸漬、滲淥等方法中的一種或多種的組合。
本發明中所述的「濃縮至無醇味」,是指採用天然藥物領域中常用的濃縮方法,使溶劑中的醇揮發完全或接近完全,濃縮後,剩餘物在進一步的操作中不會受到醇類溶劑的影響或者影響不大。常用的濃縮手段有減壓濃縮、低溫加熱揮發、薄膜濃縮等。
本發明所述「以正丁醇萃取」,是指在操作過程中同時存在正丁醇和水這兩種溶劑,且兩者需要分層。具體操作過程中,如果濃縮液含有足夠的水,則可直接加入正丁醇進行處理,加水並非是必須步驟;如果濃縮液不含水或含水量太少,則需要加入正丁醇和適量水進行脫脂處理。
採用正丁醇萃取時,由於水和正丁醇在一定比例內互溶,為避免萃取時目標成分的過量損失,本領域一般情況下都使用水飽和正丁醇。
本發明採用常規過柱方法,預先等分收集一定較小體積的洗脫液,以薄層色譜進行點板追蹤,將具有相同成分的洗脫液進行組合,再濃縮後做進一步純化的準備。
在洗脫過程中,洗脫液的用量與柱直徑、高度等尺寸有關,洗脫液的用量多少隨著不同柱尺寸變化而適應性改變,這一改變可以通過薄層監測進行簡單的調整。
另外,每一種梯度使用的洗脫液用量,也可以根據薄層監測上的斑點變化來進行調整。
本發明一個具體實施方式中,一種洗脫液的用量比值大約是15:1:0.2,1體積份;10:1:0.2,1體積份;8:1:0.2,2體積份;6:1:0.2,2體積份;3:1:0.2,4體積份;2:1:0.2,5體積份。
分離化合物ⅲ使用的洗脫液的用量比值大約是6:1:0.2,2體積份;3:1:0.2,6體積份;2:1:0.2,12體積份。
分離化合物iv使用的洗脫液的用量比值大約是6:1:0.2,2體積份;3:1:0.2,8體積份;2:1:0.2,15體積份。
分離化合物v使用的洗脫液的用量比值大約是4:1:0.2,4體積份;3:1:0.2,15體積份;2:1:0.2,20體積份。
附圖說明
圖1化合物ⅲ1hnmr圖(meod-d4)
圖2化合物ⅲ13cnmr圖(meod-d4)
圖3化合物ⅳ1hnmr圖(meod-d4)
圖4化合物ⅳ13cnmr圖(meod-d4)
圖5化合物ⅴ1hnmr圖(meod-d4)
圖6化合物ⅴ13cnmr圖(meod-d4)
圖7空白對照(a)、混合對照品(b)和樣品(c)uplc圖,1:hnx-5,2:hnx-3
具體實施方式
實施例1
為了進一步明確彝藥紅牛膝中的化學成分、有效成分、獲得對照品,建立紅牛膝藥材及其成方製劑的質量標準,闡明紅牛膝藥理藥效的物質基礎,本實施例對紅牛膝藥材的化學成分進行了比較系統的研究。
1儀器與材料
1.1儀器
watersacquityuplch-classsystem型超高效液相色譜儀(美國waters公司);mettlerae240電子分析天平(梅特勒-託利多(上海)儀器有限公司);kq-250b型超聲波清洗器(崑山市超聲儀器有限公司);ikarv10旋轉蒸發器(德國ika公司);shb-ⅲ循環水式真空泵(鞏義市英峪華科儀器廠);數顯恆溫水浴鍋hh-2(國華電器有限公司)。
1.2材料與試劑
紅牛膝,紅牛膝藥材採自四川省涼山彝族自治州會理縣六華鄉大坪村,經西南民族大學劉圓教授鑑定為莧科植物頭花杯莧cyathulacapitata(wall.)moq.的根。矽膠g板(中國青島海洋化工集團公司);柱層析矽膠(100-200目;200-300目;青島海洋化工廠);葡聚糖凝膠lh-20填料(日本三菱化工有限公司);三氯甲烷、甲醇、甲酸、正丁醇、乙酸乙酯、乙醇、硫酸等為分析純;水為蒸餾水。
2試驗方法
2.1藥材的提取、分離
取紅牛膝藥材(過2號篩)1000g,按液料比20:1加入體積分數為80%乙醇,90℃條件下提取3次,每次60min,趁熱過濾,合併濾液,濾液減壓濃縮至無醇味後,加蒸餾水約500ml使溶解,水相依次用石油醚(60-90℃,500ml×3)、三氯甲烷(500ml×3)乙酸乙酯(500ml×5)和正丁醇萃取(500ml×5),減壓回收溶劑後得乙酸乙酯部分4.2g,正丁醇部分35.0g。
乙酸乙酯部分(4.2g)用少量甲醇溶解,加矽膠(5g,100-200目)拌勻,幹法裝柱,抽實。乙酸乙酯:石油醚(0-100%)為洗脫劑梯度洗脫,tlc檢測,合併相同組分,減壓濃縮得化合物ⅰ(50mg)。
正丁醇部分(10g)用少量甲醇溶解,加矽膠(20g,100-200目)拌勻,幹法裝柱,抽實。依次用三氯甲烷:甲醇:水(15:1:0.2,1l;10:1:0.2,1l;8:1:0.2,2l;6:1:0.2,2l;3:1:0.2,4l;2:1:0.2,5l)下相梯度洗脫,每25ml一份,tlc檢測,5﹪濃硫酸乙醇為顯色劑,合併相同組分,並對合併的相同組份進行編號(可以從「1」開始),分別減壓濃縮得組分1、2、3、4、5。取組分2經反覆矽膠柱層析(三氯甲烷:甲醇:水=10:1:0.1)得化合物ⅱ(42mg)。取組分3用少量甲醇溶解,加適量矽膠(200-300目)拌勻上矽膠柱,用三氯甲烷:甲醇:水(6:1:0.2,200ml;3:1:0.2,600ml;2:1:0.2,1.2l)下相梯度洗脫,tlc檢測,合併相同組分,減壓濃縮,上葡聚糖凝膠柱,甲醇-水(50:50)洗脫,得化合物ⅲ(89mg),組分4上矽膠柱,用三氯甲烷:甲醇:水(6:1:0.2,200ml;3:1:0.2,800ml;2:1:0.2,1.5l)下相梯度洗脫,tlc檢測,合併相同組分,減壓濃縮,上葡聚糖凝膠柱,甲醇-水(50:50)洗脫,得化合物ⅳ(38mg),組分5上矽膠柱,用三氯甲烷:甲醇:水(4:1:0.2,400ml;3:1:0.2,1.5l;2:1:0.2,2l)下相梯度洗脫,tlc檢測,合併相同組分,減壓濃縮,上葡聚糖凝膠柱,甲醇-水(30:70)洗脫,得化合物ⅴ(105mg)。
2.2結構鑑定
化合物ⅰ:白色片狀結晶,與β-谷甾醇對照品分別點於同一薄層板,在三種不同溶劑系統中rf值和顯色均一致,混合後熔點不降低,確定化合物ⅰ為β-谷甾醇,附圖2。
化合物ⅲ:白色粉末狀結晶,水溶液振搖後產生持久性泡沫,libermann-burchard反應呈陽性,經酸水解,薄層色譜鑑別,苷元為齊墩果酸。esi-ms(m/z)777.3056[m-h]-,給出分子式c42h66o13,表明分子中苷元連有2個糖基,碎片離子:631.2922[m-h-146]-,455.2480[m-h-146-176]-,推測分子中連有鼠李糖和葡萄糖醛酸,13c-nmr譜中δ123.69,145.20為烯碳特徵信號,δ181.90為羧基碳信號,hnmr(meod-d4)譜中δ1.15(1h,s)、1.04(1h,s)、0.94(1h,s)、0.93(1h,s)、0.90(1h,s)、0.83(1h,s)、0.80(1h,s),δ5.23(1h,t),為齊墩果酸結構片段,13c-nmr顯示兩個糖端基信號,譜中δ102.63和106.67ppm信號,確定了糖的構型,鼠李糖為α-l-型,葡萄糖醛酸為β-d-型,91.04ppm信號表明苷元3位與葡萄糖醛酸連接,83.67ppm信號表明鼠李糖連接在葡萄糖醛酸的3位上。將化合物ⅲ的光譜數據與文獻[5]比較,基本一致,鑑定化合物3為3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸。
化合物ⅳ:白色粉末狀結晶,水溶液振搖後產生持久性泡沫,libermann-burchard反應呈陽性,經酸水解,薄層色譜鑑別,苷元為齊墩果酸。esi-ms(m/z)793.36[m-h]-,給出分子式c42h66o14,表明分子中苷元連有2個糖基,與化合物ⅲ相比,分子中多一個氧原子,推測分子中連有葡萄糖和葡萄糖醛酸,13c-nmr譜中δ123.86,144.85為烯碳特徵信號,δ178.07為羧基碳信號,hnmr(meod-d4)譜中δ1.17(1h,s)、1.07(1h,s)、0.97(1h,s)、0.95(1h,s)、0.93(1h,s)、0.86(1h,s)、0.81(1h,s),δ5.27(1h,t),為齊墩果酸結構片段,13c-nmr顯示兩個糖端基信號,譜中δ95.72、和106.98ppm信號,確定了糖的構型,葡萄糖與葡萄糖醛酸均為β-d型,δ95.72ppm信號表明苷元28位與葡萄糖連接,91.09ppm信號表明苷元3位與葡萄糖醛酸連接。將化合物5的光譜數據與文獻[6]比較,基本一致,鑑定化合物ⅳ為3-o-(β-d-吡喃葡萄糖醛酸)-齊墩果酸28-o-β-d-吡喃葡萄糖苷。
化合物ⅴ:白色粉末狀結晶,水溶液振搖後產生持久性泡沫,libermann-burchard反應呈陽性,經酸水解,薄層色譜鑑別,苷元為齊墩果酸。esi-ms(m/z)939.2986[m-h]-,給出分子式c48h76o18,表明分子中苷元連有3個糖基,碎片離子:777.3056[m-h-162]-,455.2480[m-h-162-146-176]-,推測分子中連有葡萄糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸,13c-nmr譜中δ123.69,145.20為烯碳特徵信號,δ181.90為羧基碳信號,hnmr(meod-d4)譜中δ1.15(1h,s)、1.04(1h,s)、0.94(1h,s)、0.93(1h,s)、0.90(1h,s)、0.83(1h,s)、0.80(1h,s),δ5.23(1h,t),為齊墩果酸結構片段,13c-nmr顯示三個糖端基信號,譜中δ95.74、102.63和106.67ppm信號,確定了糖的構型,鼠李糖為α-l-型,葡萄糖與葡萄糖醛酸為β-d-型,δ95.74ppm信號表明苷元28位與葡萄糖連接,90.90ppm信號表明苷元3位與葡萄糖醛酸連接,83.54ppm信號表明鼠李糖連接在葡萄糖醛酸的3位上。將化合物ⅴ的光譜數據與文獻[6]比較,基本一致,鑑定化合物5為3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸-28-o-β-d-吡喃葡萄糖苷。
化合物ⅲ:r1=h,
化合物ⅳ:
化合物ⅴ:
化合物ⅲ、ⅳ和ⅴ的化學結構
表1皂苷元的碳核磁共振化學位移值(meod-d4)
表2皂苷中糖部分的碳核磁共振化學位移值(meod-d4)
表3皂苷中皂苷元和糖的部分氫核磁共振化學位移值(meod-d4)
3小結
對紅牛膝中的化學成分進行研究,分離得到5個化合物,鑑定其中4個,分別為β-谷甾醇(ⅰ),3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸(ⅲ),3-o-(β-d-吡喃葡萄糖醛酸)-齊墩果酸-28-o-(β-d-吡喃葡萄糖)(ⅳ)和3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸-28-o-(β-d-吡喃葡萄糖)(ⅴ),以上4個化合物均為首次在該植物中分離得到。
試驗過程中發現:紅牛膝中含有大量皂苷類成分,皂苷類成分極性較大,分離困難,乙酸乙酯-甲酸-水洗脫體系可取得較好分離效果,但濃縮過程中會出現較多雜質點,可能因酸性較強致化合物分解,最終選擇三氯甲烷:甲醇:水體系進行洗脫。
實施例2
儀器與材料
1.1儀器
watersacquityuplch-classsystem型超高效液相色譜儀(美國waters公司);mettlerae240電子分析天平(梅特勒-託利多(上海)儀器有限公司);ikarv10旋轉蒸發器(德國ika公司);kq-250b型超聲波清洗器(崑山市超聲儀器有限公司);shb-ⅲ循環水式真空泵(鞏義市英峪華科儀器廠);數顯恆溫水浴鍋hh-2(國華電器有限公司)。
1.2材料與試劑
藥材來源見表4,經西南民族大學劉圓教授鑑定為莧科植物頭花杯莧cyathulacapitata(wall.)moq.的乾燥根,憑證標本保存於西南民族大學民族醫藥研究院標本室;對照品3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸(簡稱hnx-3)和3-o-[α-l-吡喃鼠李糖(1→3)-β-d-吡喃葡萄糖醛酸]-齊墩果酸-28-o-(β-d-吡喃葡萄糖)(簡稱hnx-5),為實驗室自製,經核磁和質譜鑑定,採用面積歸一化法計算,純度96%和95%;乙腈(色譜純,美國sigma公司),磷酸(色譜純,天津科密歐化學試劑有限公司),石油醚、乙醇、正丁醇等為國產分析純,市售;蒸餾水,實驗室自製。
表4紅牛膝藥材來源
2試驗方法
2.1色譜條件和系統適應性試驗
2.1.1流動相的選擇
色譜柱:acquityuplchssc18(2.1×50mm,1.7μm);流動相組成:乙腈-0.1%磷酸水,線性梯度洗脫,洗脫程序見表5;流速:0.2ml.min-1;檢測波長:210nm;進樣量:1μl;柱溫:40℃。
表5梯度洗脫程序
2.1.2適應性選擇
分別精密吸取混合對照品、供試品溶液進樣。在上述色譜條件下,混合對照品溶液和樣品溶液各成分均可與相鄰組分分離,滿足含量測定要求,uplc色譜圖見圖7。
2.2對照品溶液的製備
分別取hnx-3和hnx-5適量,精密稱定,用甲醇作溶劑配製成濃度分別為1.005、1.010mg.ml-1的對照品母液,備用。
2.3標準曲線的繪製
分別精密吸取皂苷的對照品母液,用甲醇稀釋、定容,得系列質量濃度的對照品溶液,取上述溶液1μl注入超高效液相色譜儀,記錄峰面積。以峰面積(y)對進樣量(x,μg)進行線性回歸,得回歸方程:hnx-3:y1=1e+06x+9739.6(r2=0.9997),hnx-5:y2=984877x-1995.7(r2=0.9999),質量濃度依次在0.1005~1.206mg/ml、0.101~1.212mg/ml範圍內與峰面積線性關係良好。
2.4供試品溶液的製備
精密稱取紅牛膝根粉末(過2號篩)1.0g,加入80%乙醇(v/v)20ml,加熱回流1h,濾過,濾液濃縮至無醇味,加水30ml,石油醚(30ml)脫脂後正丁醇萃取(30ml×2),減壓濃縮除去正丁醇,殘渣加甲醇定容於25ml容量瓶內,即得供試品溶液,備用。
3結果與分析
3.1精密度試驗
取混合對照品溶液,按照「2.1」項下色譜條件連續進樣6次,記錄峰面積並計算rsd值得:hnx-3為0.39%、hnx-5為0.93%,表明儀器精密度良好。
3.2重複性試驗
稱取紅牛膝根粉末6份,按供試品的製備方法和選定的色譜條件測定樣品,計算皂苷成分的含量。結果其含量分別為hnx-3和hnx-5平均值分別為9.70、21.68mg.g-1,rsd值依次為2.18%、1.94%,表明方法重複性良好。
3.3穩定性試驗
取同一紅牛膝樣品溶液,室溫放置,分別於0、2、4、6、8、12h按選定色譜條件進行測定,計算皂苷類成分含量,其rsd值分別為化合物1.27%、1.68%,表明樣品在12h內穩定。
3.4加樣回收率試驗
稱取已知含量紅牛膝根粉末6份,每份0.25g,分別精密加入質量分數為已知含量樣品中hnx-3和hnx-5含量的80%、100%、120%對照品,按供試品溶液製備方法製備,按選定色譜條件測定,計算回收率,結果見表6。
表6加樣回收率試驗
3.5不同批次紅牛膝藥材含量測定
分別稱取不同批次紅牛膝根樣品粉末各1.0g,按照「2.3」項下方法製備供試品溶液,「2.1」項下色譜條件測定,記錄峰面積,根據回歸方程計算含量。測定結果見表7。
表7紅牛膝樣品中兩種皂苷含量(mg·g-1)
4小結
(1)試驗中考察了乙腈-水、甲醇-水、乙腈-0.1磷酸水等流動相體系對紅牛膝皂苷類成分的洗脫效果,結果乙腈-0.1磷酸水洗脫效果最好,各成分均可達到基線分離,皂苷類成分紫外吸收較弱,波長選在210nm處,各成分均有較強吸收,且雜質幹擾較小,最終選擇210nm為本次試驗檢測波長,本試驗建立的檢測方法簡單、快速、重複性好,可以用於紅牛膝藥材中皂苷類成分的檢測。
(2)皂苷類成分具有抗炎、鎮痛、抗氧化等藥理活性,是彝藥材紅牛膝中主要藥效成分之一,本試驗首次採用uplc法對彝藥紅牛膝中皂苷類成分進行含量測定,目前對於紅牛膝藥材化學成分研究較少,暫無可用對照品。自製的hnx-3和hnx-5含量均在95%以上,可用於含量測定。
(3)測定6批樣品中,hnx-3含量差異較大,最低為2.09mg·g-1,最高為9.45mg·g-1,平均含量為5.02mg·g-1;兩種皂苷總和前5批樣品差異不大。s1-s5樣品中hnx-5的含量較為接近,該成分在藥材中含量均衡,因此,hnx-5能很好的反應紅牛膝藥材中總皂苷的含量,將hnx-5作為紅牛膝藥材皂苷類成分的質量控制指標,除樣品s6外,hnx-5含量均較高,最低為17.55mg·g-1(s5),最高達到26.25mg(s2),平均含量為20.34mg·g-1,鑑於本次試驗樣品批次較少,紅牛膝藥材中hnx-5含量暫定不低於10mg·g-1(1.0%)為合格。
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