Depresteroside选择性酯基水解条件优化.pdf

基金项目国家自然科学基金项目（82260679）；云南省地方本科高校基础研究联合专项资金项目（2019FH001-002）收稿日期2023-02-20修回日期2023-03-01第一作者简介赖玉霞，硕士研究生，主要从事天然药物化学研究。*通信作者：王福生，教授，博士，E-mail：。Depresteroside（1）是环烯醚萜苷二聚体，1994 年由 Chulia 等1首次从平龙胆 Gentiana depressa 的叶子中分离得到，具有抗氧化2、止咳3等活性，但是其分子量大，影响在活性和结构修饰方面的应用，而化合物 1 所蕴含的结构单元 Secologanolyl-7-loganate（2）、马钱苷酸（3）和 Demethylsecologanol（4）不仅具有不同的生物活性，且便于进行结构修饰。化合物 3 有抗糖尿病 4、抗糖尿病肾病 5 以及抗炎 6 活性。化合物4 由 Kitajima 等7首次从小花蛇根草 Ophiorrhiza liukiuensis 中分离得到，但含量极低，具有抗氧化应激诱导的神经细胞损伤活性8。Chulia 等用 0.5 mol/L 的 NaOH 溶液对1 进行部分水解得 2，收率约 30%，进一步水解 1 得到 3，收率较低1。刘艳红等9用 0.5%三乙胺甲醇溶液水解 1，得到 2，收率仅为 55%。本课题组前期从龙胆属植物微籽龙胆 Gentiana delavayi 中发现 1为量丰化合物。因此，本实验以天然产物 1 为原料，优化 1 的水解条件以获得大量的 2、3 和 4 化合物，为 2、3 和 4 的结构修饰和药理活性研究奠定物质基础。1仪器与试剂1.1仪器400 MHz 核磁共振仪（德国 Bruker 公司）；磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限责任公司）；旋转蒸发仪（海道尔夫仪器设备有限公司）；分析天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）。1.2 试剂氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠（北京化学试剂有限公司）；甲醇（四川西陇科学有限公司）；盐酸（重庆川东化工有限公司）。2水解反应路线以化合物 1 为原料，碱作为反应试剂，考察只生成化合物 2，以及进一步完全水解得到化合物 3和 4 的反应条件。分别考察反应温度、反应时间、碱种类及其用量和碱浓度等反应条件对产物 2、3 和 4的影响，具体反应见图 1。3合成与鉴定3.1Secologanolyl-7-loganate（2）的合成将 50mg（0.056 51 mmol）Depresteroside（1）和 100 滋L 甲Depresteroside 选择性酯基水解条件优化赖玉霞，郭海慧，秦子康，单方，王福生*（大理大学药学院，云南大理671000）摘要目的：为从 Depresteroside（1）中高效获得化合物 Secologanolyl-7-loganate（2）、马钱苷酸（3）和 Demethylsecologanol（4），对其水解条件进行考察和优化。方法：采用单因素法考察碱种类及用量、反应温度、反应时间和碱浓度等因素对 1 的水解产物 2、3和 4 收率的影响。结果：当用 3.3 当量 0.10 mol/L Na2CO3溶液，45 益下加热反应 12 h，仅生成化合物 2，收率达 87.2%；当用 7.6当量 0.10 mol/L NaOH 溶液，45 益下加热反应 13 h，可完全生成化合物 3 和 4，收率分别为 89.0%和 90.8%。结论：优化的水解条件能明显提高 2、3 和 4 的收率。关键词Depresteroside；水解反应；Secologanolyl-7-loganate；马钱苷酸；Demethylsecologanol中图分类号TQ463文献标志码A文章编号2096-2266（2023）08-0025-05DOI10.3969/j.issn.2096-2266.2023.08.006大理大学学报JOURNAL OF DALI UNIVERSITY第8卷第8期2023年8月Vol.8No.8Aug.2023醇加入圆底烧瓶中，室温搅拌下滴加一定量的碱溶液，45毅C 水浴加热，薄层色谱法（thin layer chroma-tography，TLC）监测反应。待反应结束，用 0.1 mol/LHCl 溶液调节 pH 至弱酸性（pH=6），真空浓缩后，经硅胶柱层析纯化，得白色粉末 2。1H-NMR（400 MHz，CD3OD）part A 啄：5.28（1H，d，J=1.2 Hz，H-1），7.32（1H，d，J=1.2 Hz，H-3），3.04（1H，m，H-5），2.19（1H，m，H-6a），1.59（1H，m，H-6b），4.04（1H，m，H-7），1.79（1H，ddd，J=9.8，6.9，4.8 Hz，H-8），2.04（1H，m，H-9），1.03（1H，d，J=6.9 Hz，H-10），4.60（1H，d，J=7.9 Hz，H-1），3.12-3.32（4H，m，H-2-5），3.85（1H，dd，J=3.6，1.9 Hz，H-6a），3.62（1H，m，H-6b）；part B啄：5.49（1H，d，J=6.1 Hz，H-1），7.42（1H，d，J=1.2Hz，H-3），2.86（1H，m，H-5），2.00（1H，m，H-6a），1.79（1H，ddd，J=9.8，6.9，4.8 Hz，H-6b），4.15（1H，dt，J=11.7，6.1 Hz，H-7a），3.98（1H，m，H-7b），5.70（1H，ddd，J=17.3，10.4，8.7 Hz，H-8），2.62（1H，m，H-9），5.25（1H，m，H-10a），5.20（1H，dd，J=10.4，1.8Hz，H-10b），3.61（1H，s，H-11），4.63（1H，d，J=7.9Hz，H-1），3.12-3.32（4H，m，H-2-5），3.82（1H，dd，J=3.7，2.0 Hz，H-6a），3.59（1H，dd，J=5.8，2.3 Hz，H-6b）；13C-NMR（100 MHz，CD3OD）part A 啄：97.54（C-1），152.02（C-3），114.22（C-4），31.96（C-5），42.69（C-6），75.09（C-7），42.10（C-8），46.44（C-9），13.35（C-10），168.97（C-11），100.01（C-1），74.72（C-2），77.83（C-3），71.53（C-4），78.37（C-5），62.72（C-6），part B 啄：97.66（C-1），153.60（C-3），111.35（C-4），31.96（C-5），29.79（C-6），63.34（C-7），135.58（C-8），45.13（C-9），119.73（C-10），169.19（C-11），51.84（11-OCH3），100.06（C-1），74.57（C-2），77.96（C-3），71.53（C-4），78.29（C-5），62.74（C-6）。上述数据与文献1报道基本一致，故鉴定为 Secologanolyl-7-loganate（2）。3.2马钱苷酸（3）和 Demethylsecologanol（4）的合成将 50 mg（0.056 51 mmol）Depresteroside（1）和100滋L 甲醇加入圆底烧瓶中，室温搅拌下滴加一定量的碱溶液，45 毅C 水浴加热，TLC 监测反应。待反应结束，用 0.1 mol/L HCl 溶液调节 pH 至弱酸性（pH=6），真空浓缩后，经硅胶柱层析纯化，得白色粉末 3和4。1H-NMR（400 MHz，CD3OD）啄：5.21（1H，d，J=4.4Hz，H-1），7.33（1H，d，J=1.3 Hz，H-3），3.03（1H，d，J=8.1 Hz，H-5），2.17（1H，ddd，J=14.1，7.9，1.6 Hz，H-6a），1.59（1H，m，H-6b），3.98（1H，m，H-7），1.78（1H，ddd，J=9.3，6.9，4.7 Hz，H-8），1.94（1H，m，H-9），1.03（1H，d，J=6.9 Hz，-CH3），4.59（1H，d，J=7.9Hz，H-1），3.11（1H，m，H-2），3.29（1H，m，H-3），3.20（1H，m，H-4），3.22（1H，m，H-5），3.81（1H，dd，J=11.9，1.8 Hz，H-6a），3.58（1H，dd，J=11.9，5.8图 1Depresteroside 水解路线大理大学学报总第 92 期自然科学Hz，H-6b）；13C-NMR（100 MHz，CD3OD）啄：97.52（C-1），152.13（C-3），114.06（C-4），32.08（C-5），42.63（C-6），75.08（C-7），42.09（C-8），46.40（C-9），13.45（C-10），170.89（C-11），99.91（C-1），74.64（C-2），77.91（C-3），71.49（C-4），78.25（C-5），62.68（C-6）。上述数据与文献10报道基本一致，故鉴定为马钱苷酸（3）。1H-NMR（400 MHz，CD3OD）啄：5.46（1H，d，J=6.8 Hz，H-1），7.34（1H，s，H-3），2.81（1H，m，H-5），1.70（1H，m，H-6a），1.73（1H，m，H-6b），3.51（2H，m，H-7a-7b），5.74（1H，ddd，J=17.3，10.5，8.6 Hz，H-8），2.54（1H，m，H-9），5.18（2H，m，H-10a-10b），4.63（1H，d，J=7.9 Hz，H-1），3.11（1H，dd，J=9.2，7.9 Hz，H-2），3.32（1H，d，J=8.7 Hz，H-3），3.20（1H，m，H-4），3.23（1H，m，H-5），3.83（1H，dd，J=11.9，1.9 Hz，H-6a），3.60（1H，dd，J=11.9，5.7 Hz，H-6b）；13C-NMR（100 MHz，CD3OD）啄：97.72（C-1），153.58（C-3），111.72（C-4），31.05（C-5），33.91（C-6），61.17（C-7），135.98（C-8），45.46（C-9），119.13（C-10），171.02（C-11），100.13（C-1），74.66（C-2），77.97（C-3），71.58（C-4），78.36（C-5），62.78（C-6）。上述数据与文献7报道基本一致，故鉴定为 Demethylsecologanol（4）。4结果与讨论4.1水解产物2 的最佳水解条件4.1.1碱种类对反应的影响本实验首先对碱的用量进行了探索，固定反应温度为 45 益，碱的浓度为 0.10 mol/L 时，当碱的总用量为 1.0 和 2.0 当量时，反应时间较长，改用 3.3 当量的碱能明显缩短反应时间，故选用 3.3 当量的碱来考察水解产物 2 的最佳水解条件。结果发现，用强碱 NaOH、KOH 反应时，1 还未反应完全，2 部分水解生成 3 和 4；当用K2CO3反应时，1 反应完全，产物 2 也部分水解生成产物 3 和 4；综合反应结果，用弱碱 Na2CO3反应得到 2 的条件最佳。见图 1 中的反应路线 A 和表 1。4.1.2反应温度对反应的影响由表 2 可知，用3.3 当量 0.10 mol/L Na2CO3溶液进行反应，当反应温度为 40 益时，部分原料 1 未反应完全；反应温度为 50 益时，原料 1 水解完全，但有副产物 3 和 4 产生，故反应温度 45 益为宜，产物收率最高为 87.2%。表 1碱种类对反应的影响（%）注：碱溶液浓度：0.10 mol/L；碱用量：3.3 当量；反应温度：45 益；反应时间：12 h。表 2反应温度对反应的影响（%）注：Na2CO3浓度：0.10 mol/L；晕a2CO3用量：3.3 当量；反应时间：12 h。4.1.3反应时间对反应的影响由表 3 可知，用3.3 当量 0.10 mol/L Na2CO3溶液，反应温度 45 益进行反应，当反应时间为 12 h 时，2 的收率最高，达87.2%；延长反应时间，2 部分进一步水解为 3 和 4，收率下降，故反应时间控制在 12 h 为宜。表 3反应时间对反应的影响（%）注：Na2CO3浓度：0.10 mol/L；晕a2CO3用量：3.3 当量；反应温度：45 益。4.1.4碱浓度对反应的影响其他条件不变，考察碱浓度对水解反应路线 A 的影响，结果显示，随着碱浓度的升高，反应速度加快，当碱浓度为0.20 mol/L，2 部分水解生成副产物 3 和 4。故选用碱浓度为 0.10 mol/L 最佳。见表 4。4.2水解产物 3 和 4 的最佳水解条件4.2.1碱种类对反应的影响本实验首先对碱的用量进行了探索，固定反应温度为 45 益，碱的浓度NaOH5.081.86.89.4KOH5.078.77.310.5K2CO385.11.82.0Na2CO31.887.2234碱种类1 剩余率收率4022.073.0451.887.25075.312.314.5234温度/益1 剩余率收率106.583.7121.887.21483.41.52.8234时间/h1 剩余率收率赖玉霞，郭海慧，秦子康，等Depresteroside 选择性酯基水解条件优化总第 92 期第 8 卷0.0533.362.10.101.887.20.2075.417.519.1234碱浓度/（mol/L）1 剩余率收率为 0.10 mol/L 时，当碱的总用量为 3.3 和 6.6 当量时，反应时间较长，用 7.6 当量的碱能明显缩短反应时间，故选用 7.6 当量的碱来考察水解产物 3 和 4 的最佳水解条件。结果发现，用弱碱 K2CO3、Na2CO3反应时，副产物 2 还未完全转化成 3 和 4；用强碱 KOH、NaOH 反应时，副产物 2 已完全转化成 3 和 4，但用KOH 水解，3 和 4 收率略低。故用 NaOH 水解得到 3和 4 的条件最佳。见图 1 中的反应路线 B 和表 5。表 5碱种类对反应的影响（%）注：碱溶液浓度：0.10 mol/L；碱用量：7.6 当量；反应温度：45 益；反应时间：13 h。4.2.2反应温度对反应的影响其他条件不变，考察反应温度对水解反应路线 B 的影响，结果显示，当温度达到 45 益时，3 和 4 的收率达到峰值，温度进一步升高，收率反而有所下降，故反应温度选择 45 益为宜。见表 6。表 6反应温度对反应的影响（%）注：NaOH 浓度：0.10 mol/L；NaOH 用量：7.6 当量；反应时间：13 h。4.2.3反应时间对反应的影响其他条件不变，考察反应时间对水解反应路线 B 的影响，结果显示，当反应时间为 13 h 时，3 和 4 的收率最高，分别为89.0%、90.8%，延长反应时间，收率下降，故反应时间控制在 13 h 为宜。见表 7。表 7反应时间对反应的影响（%）注：NaOH 浓度：0.10 mol/L；NaOH 用量：7.6 当量；反应温度：45 益4.2.4碱浓度对反应的影响其他条件不变，考察碱浓度对水解反应路线 B 的影响，结果显示，随着碱浓度的升高，反应速度加快，当碱浓度为 0.20mol/L，3 和 4 的收率下降，故碱浓度选择 0.10 mol/L最佳。见表 8。表 8碱浓度对反应的影响（%）注：NaOH 用量：7.6 当量；反应温度：45 益；反应时间：13 h。环烯醚萜类化合物含有半缩醛结构，对热不稳定，在强酸、强碱条件（pH=2 左右或 pH=12 左右）下更不稳定11。1、2、3 和 4 属于环烯醚萜类化合物，故应在温和条件下水解 1，反应温度在 50 益以下，碱浓度不宜过高，反应时间不宜过长，水解完后用低浓度盐酸中和碱得到目标产物。5结论以 Depresteroside（1）为原料，经过碱催化部分水解、完全水解等反应步骤，分别成功合成了Secologanolyl-7-loganate（2）、马 钱 苷 酸（3）和Demethylsecologanol（4），完成了 Depresteroside 水解条件的优化。反应路线 A 优化后的水解条件为：在NaOH90.8Na2CO378.1KOH87.0K2CO382.789.080.485.279.32.53.2432碱种类1 剩余率收率4080.05072.74590.84温度/益1 剩余率78.670.989.03收率25.11184.51587.01390.882.785.389.03.7432时间/h1 剩余率收率0.0570.00.2088.00.1090.84碱浓度/（mol/L）1 剩余率68.386.289.03收率26.8大理大学学报总第 92 期自然科学注：Na2CO3用量：3.3 当量；反应温度：45 益；反应时间：12 h。表 4碱浓度对反应的影响（%）0.10 mol/L Na2CO3（3.3 当量）溶液中 45 益下反应12 h，水解得 2，收率为 87.2%，较文献值1 提高50%以上；反应路线 B 优化后的水解条件为：在0.10 mol/L NaOH（7.6 当量）溶液中 45 益下反应 13h，水解得 3 和 4，收率分别为 89.0%和 90.8%。以低浓度无机碱作为碱试剂催化反应，反应进行彻底，反应时间较短，收率较高。此外，反应完成后用低浓度盐酸对反应溶液进行酸化，步骤简单，减少了用阳离子交换树脂中和反应溶液的工序。本研究为大量生产 Secologanolyl-7-loganate（2）、马钱苷酸（3）和 Demethylsecologanol（4）提供温和、低成本和操作简单的水解方法，为其结构修饰奠定物质基础。参考文献1CHULIA A J，VERCAUTEREN J，KAOUADJ M.Depre-steroside，a Mixed Iridoid-Secoiridoid Structure from Gen-tiana depressa J.Phytochemistry，1994，36（2）：377-382.2张国英，耿丹丹，迟晓峰.藏药大花龙胆抗氧化活性成分筛选与鉴定 J.中国民族民间医药，2022，31（18）：30-36.3吴立宏，张莹莹，王峥涛，等.乌奴龙胆苷 A 的提取方法及其制备止咳药物的用途：CN107163095A P.2017-09-15.4SUH H W，LEE K B，KIM K S，et al.A Bitter HerbalMedicineGentianascabraRootExtractStimulatesGlucagon-Like Peptide-1 Secretion and Regulates BloodGlucose in db/db Mouse J.J Ethnopharmacol，2015，172：219-226.5王福生，郭海慧，张兴宇，等.马钱苷衍生物及其制备方法和在制备预防或治疗糖尿病及糖尿病并发症药物中的应用：CN115651045A P.2023-01-31.6LIAN L H，WU Y L，WAN Y，et al.Anti-ApoptoticActivity of Gentiopicroside in D-Galactosamine/Lipopoly-saccharide-Induced Murine Fulminant Hepatic Failure J.Chem Biol Interact，2010，188（1）：127-133.7KITAJIMA M F，FUJII N，YOSHINO F，et al.Camptothecinsand Two New Monoterpene Glucosides from Ophiorrhizaliukiuensis J.Chem Pharm Bull，2005，53（10）：1355-1358.8张维库，续洁琨，贺晓丽，等.裂环环烯醚萜衍生物在制备预防和治疗神经退行性疾病药物中的应用及其组成的药物组合物：CN110433168A P.2019-11-12.9刘艳红，李兴从，刘玉青，等.乌奴龙胆中五个新的环烯醚萜甙 J.云南植物研究，1994（4）：417-423.10CALIS I，LAHLOUB M F，STICHER O.Loganin，LoganicAcid and Periclymenoside，a New Biosidic Ester IridoidGlucoside from Lonicera periclymenum L.（Caprifolia-ceae）J.Helvetica Chimica Acta，1984，67（1）：160-165.11张豪杰.马钱苷酸的热转化产物研究 D.昆明：云南中医学院，2016.Optimization of 杂elective Ester Hydrolysis Conditions for DepresterosideLai Yuxia，Guo Haihui，Qin Zikang，Shan Fang，Wang Fusheng*（College of Pharmacy，Dali University，Dali，Yunnan 671000，China）AbstractObjective：To efficiently obtain the compounds Secologanolyl-7-loganate（2），Loganinic acid（3）and Demethyl-secologanol（4）from Depresteroside（1），the hydrolysis conditions were investigated and optimized.Methods：The effects of alkalitype and dosage，reaction temperature，reaction time and alkali concentration on the yield of hydrolyzed products 2，3 and 4 of 1were investigated by single factor method.Results：When 3.3 equivalent 0.10 mol/L Na2CO3solution was heated at 45 益 for 12hours，only compound 2 was produced，and the yield reached 87.2%.Compounds 3 and 4 can be completely synthesized by using7.6 equivalent 0.10 mol/L NaOH solution at 45 益 for 13 hours with yields of 89.0%and 90.8%，respectively.Conclusion：Theoptimized hydrolysis conditions can obviously improve the yield of 2，3 and 4.Key wordsDepresteroside；hydrolysis reaction；Secologanolyl-7-loganate；Loganic acid；Demethylsecologanol（责任编辑于丽）赖玉霞，郭海慧，秦子康，等Depresteroside 选择性酯基水解条件优化总第 92 期第 8 卷