Химическое исследование флавоноидов лекарственных и пищевых растений

Химия растительного сырья. 2006. №1. С. 45-48.

УДК 547.972

ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛАВОНОИДОВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И ПИЩЕВЫХ РАСТЕНИЙ

© Э.Х. Ботиров , А.А. Дренин, А.В. Макарова

Сургутский государственный университет, ул. Энергетиков, 14, Сургут,

628412 (Россия) E-mail: botirov-nepi@mail.ru

Статья посвящена фитохимическому изучению флавоноидного состава лекарственных и пищевых растений Sophora Griffithii Stocks - софоры Гриффита, Goebelia pachycarpa Schrenk. - гебелии толстоплодной (оба сем. Fabaceae) Alliuum cepa L. - лука репчатого (сем. Liliaceae), Rhaphanus sativus L. var.radicula Pers - редиса (сем. Brassicaceae). Из софоры Гриффита впервые выделены флавоноиды инермин и трифолиризин, из гебелии толстоплодной - вексибинол, из лука репчатого - астрагалин и из редиса - леспедин. Выделенные флавоноиды идентифицированы на основании химических превращений, изучения ИК-, УФ-, ПМР-, КД- и масс-спектров. Приведены сведения о биологической активности выделенных флавоноидов.

Введение

В настоящее время для лечения различных болезней большое значение приобретают биологически активные вещества растительного происхождения, обладающие меньшим побочным действием, чем синтетические препараты и сходные по структуре и действию с естественными компонентами организма человека.

Среди различных классов растительных соединений, обусловливающих их лечебный эффект, значительное место занимают флавоноиды. Обладая широким спектром фармакологической активности, флавоноиды применяются в медицине как желчегонные, гипоазотемические, гепатозащитные, противоязвенные, капилляроукрепляющие средства. Удачное сочетание малой токсичности и высокой фармакологической активности делает их чрезвычайно перспективными для профилактики и лечения ряда серьезных заболеваний [1, 2]. Поэтому поиск растений, содержащих флавоноиды, изучение их химического строения, разработка простых и экономичных способов получения с целью создания новых эффективных лекарственных препаратов является актуальной проблемой.

В решении этих задач наше внимание привлекли лекарственные растения Sophora Griffithii Stocks - софора Гриффита, Goebelia pachycarpa Schrenk. - гебелия толстоплодная (оба сем. Fabaceae) и пищевые растения Alliuum cepa L. - лук репчатый (сем. Liliaceae), Rhaphanus sativus L. var.radicula Pers. - редис (сем. Brassicaceae). Листья софоры Гриффита обладают отхаркивающим действием. Сумма флавоноидов околоплодника проявляет антибактериальную активность [3]. Из надземной части выделены флавоноиды: апи-генин, изокверцитрин и глюкоарабинозид кверцетина [3]. Флавоноиды корней ранее не были изучены.

Семена гебелии толстоплодной являются сырьем для получения алкалоида пахикарпина. В народной медицине надземную часть этого растения используют при экземе, как болеутоляющее и спазмолитическое средство. Растение обладает сильным инсектицидным действием [4]. Из надземной части гебелии толстоплодной выделены кверцетин, кемпферол, генистеин и его ксилоглюкозид [3]. Флавоноиды корней не были изучены.

В народной медицине лук репчатый употребляют как мочегонное и потогонное средство. Растение обладает антисклеротической и противоопухолевой активностью, проявляет фитонцидное свойство [4].

Редис - однолетняя овощная культура, в монографии «Лекарственные растения и рак» [5] приведены данные о ее противоопухолевой активности.

* Автор, с которым следует вести переписку.

Методика исследования

Измельченные воздушно-сухие корни софоры Гриффита, собранные в окрестностях г. Ташкумир (Республика Киргизстан), экстрагировали при комнатной температуре этанолом. Объединенный спиртовый экстракт упаривали в ваакуме, разбавляли водой (1 : 1) и последовательно встряхивали хлороформом и этилацетатом. Хлороформное извлечение хроматографировали на колонке с силикагелем в градиентной системе хлороформ-гексан. При элюировании смесью растворителей в соотношении 85 : 15 выделили флавоноид 1. В результате хроматографического разделения этилацетатной фракции на силикагеле, используя в качестве элюента хлороформ-метанол (19 : 1), выделили флавоноид 2.

Из спиртового экстракта корней гебелии толстоплодной, собранных в период отмирания надземной части в окрестностях Ташкента, хроматографированием на колонке с силикагелем в градиентной системе хлороформ-метанол выделили флавоноид 3.

Чешуи лука после отделения семян измельчали и экстрагировали метанолом. Растворитель упаривали в вакууме и остаток хроматографировали на колонке с силикагелем в градиентной системе хлороформ-метанол. Из отдельных элюатов после перекристаллизации из этанола выделили флавоноид 4. Выход фла-воноида из воздушно-сухого сырья составляет 0,53%.

Спиртовый экстракт измельченных водушно-сухих листьев редиса упаривали, и остаток хроматографировали на колонке с силикагелем в градиентной системе хлороформ-этанол. Из отдельных элюатов перекристаллизацией из 70%-ного этанола выделили светло-желтые кристаллы флавоноида 5 (выход из воздушно-сухой надземной части 0,67%).

ИК-спектры регистрировали на спектрофотометре UR-20 в таблетках с KBr. УФ-спектры снимали на спектрофотометре Hitachi EPS-3T в этаноле, масс-спектры получили на приборе МХ-1310 при ионизирующем напряжении 50 эВ. Спектры ПМР снимали на спектрометре BS-567A (Tesla) с рабочей частотой 100 МГц в Ру-ds и DMSO-d6. Спектры кругового дихроизма (КД) и углы оптического вращения регистрировали на спектрополяриметре Jasco-20. Температуры плавления определяли на приборе «Boetius» с визуальным устройством РНМК 0,5.

Для тонкослойной хроматографии (ТСХ) использовали пластинки Silufol UV-254. Пятна флавоноиодов при ТСХ обнаруживали обработкой пластинок парами аммиака. Колоночную хроматографию проводили на силикагеле марки КСК 100/160 мкм.

Результаты и обсуждение

Выделенные флавоноиды относятся к производным птерокарпана (соединения 1 и 2), флаванона (3) и флавонола (4, 5), причем три из них (2, 4, 5) представлены гликозидами. Идентификацию соединений осуществляли с использованием химических превращений и методов ИК-,УФ-, ПМР- и КД-спектроскопии и масс-спектрометрии.

Флавоноид 1, С16Н12О5, т.пл. 180-181 °С, [a]D - 211,4° (этанол), имеет характерный для птерокарпанов УФ-спектр: Xmax 282,287,311 нм (lge 3,53; 3,59; 3,78). В спектре ПМР проявляются сигналы протонов 3,8,9-тризамещенного птерокарпана: 3,42-3,92 (м, 2Н, Н-6), 4,18 (м, 1Н, Н-6а), 5,50 (д, 1Н, 6,0 Гц, Н-11а), 6,60 (с, 1Н, Н-10), 6,80 (уш.с, 2Н, Н-4, Н-7), 6,86 (дд, 1Н, 8,5 и 2,0 Гц, Н-2), 7,50 (д, 1Н, 8,5 Гц, Н-1), а также ме-тилендиоксигруппы (ОСН2О) при 5,85 м.д. (д, 2Н, 1,5 Гц). Соединение 1 содержит одну фенольную гидроксильную группу и при метилировании диазометаном образует монометиловый эфир 1а. Присутствие в масс-спектре вещества 1, наряду с пиком М+ 284, пиков ионов с m/z 147 и 175 указывает на то, что гидроксильная группа расположена в кольце А, а метилендиоксигруппа - в кольце Д [6].

Вышеизложенные данные и результаты изучения спектра КД показывают, что флавоноид 1 идентичен 6аR,11аR-3-гидрокси-8,9-метилендиоксиптерокарпану (инермину) [6-8]. Инермин обладает выраженной фунгицидной, гербицидной и антифидантной активностью [9].

Флавоноид 2, СиН24О10, т.пл. 140-141 °С, [a]D -182,6° (метанол), Xmax 280,286,312 нм (lge 3,56; 3,61; 3,80). В спектре ПМР, наряду с сигналами, характерными для протонов инермина, проявляются сигналы протонов углеводного остатка при 5,44 (д, 1Н, 7,0 Гц, Н-1')) и 3,86-4,53 м.д. (м).

Данные УФ- и ПМР-спектров свидетельствуют о том, что рассматриваемое вещество является птерокар-пановым гликозидом. Ацетилированием вещества 2 уксусным ангидридом получили тетраацетильное производное 2а с т.пл.187-188 °С, М+ 604. Кислотный гидролиз соединения 2 привел к получению инермина и D-глюкозы. Таким образом, соединение 2 является инермин-3-О-р-Э-глюкозидом (трифолиризином) [8, 10].

РО

1. я=и

1а. Я=СИ

3

РО-СН

2. Я=И 2а. Я=СОСИ3

РО.

3. я=и

3а. Я=СОСИ3

Флавоноид 3, состава С25Н28О6, т.пл. 170-172 °С, [а]Б -36,5° (метанол). УФ-спектр соединения 3 (^тах 293,340 пл.нм; 4,23) характерен для флаванонов [11,12]. Это подтверждается данными ПМР-спектра,

где проявляются сигналы протонов Н-2 (5,52 м.д., дд, 13,0 и 3,0 Гц), Н-3а (2,56 м.д., кв, 17,4 и 3,0 Гц), Н-3е (3,12 м.д., кв, 17,4 и 13,0 Гц), а также сигналы протонов лавандулильной группы, ароматических протонов 5,7,8,2,4-пентазамещенного флаванонового ядра и хелатной гидроксильной группы в положении С-5 [11]. Масс-спектр вещества 3 содержит пики ионов с т/7 424 (М+), 406, 391, 301, 284, 283 (100%), 219, 165, 136, 124. Пики ионов с т^ 165 и 136 образуются в результате ретродиенового распада флаванонового ядра [11,

13]. Ацетилированием рассматриваемого соединения было получено тетраацетильное производное 3а.

На основании спектральных данных и непосредственным сравнением с подлинным образцом установлено, что флавоноид 3 идентичен (28)-5,7,2,4'-тетрагидрокси-8-лавандулилфлаванону (вексибинолу) [13,

14]. Вексибинол запатентован в Японии в качестве противоязвенного препарата [15].

Флавоноид 4, состава С21Н20Оц с т.пл. 209-211 °, 1тах 267,5; 297 и 351 нм. ИК-спектр (см-1): 3440-3290 (ОН группы), 1679 (С=О у-пирона), 1618, 1521 (ароматические С=С связи), 1100-1000 (С-О связи гликозидов). Изучением УФ-спектров, снятых с добавлением ионизирующих и комплексообразующих реагентов, установлено наличие свободных фенольных гидроксильных групп в положениях 5,7- и 4'-флавонового ядра [11, 12].

В спектре ПМР флавоноида 4 проявляются сигналы ароматических протонов 3,5,7,4-тетразамещенного флавонового ядра: Н-6 (6,50 м.д., д, 2,0 Гц), Н-8 (6,55 м.д., д, 2,0 Гц), Н-2', 6 (8,32 м.д., д, 9,0 Гц) и Н-3,5' (7,21 м.д., д, 9,0 Гц), а также аномерного протона Н-1 (5,44 м.д., д, 7,0 Гц) и других протонов углеводного остатка (3,66-4,46 м.д., м). В результате кислотного гидролиза рассматриваемого вещества получили кемпферол (3,5,7,4-тетрагидроксифлавон) состава С15Н10О6, М+286, т.пл.269-272 °С, и Б-глюкозу. Сопоставление данных УФ-спектров гликозида 4 и кемпферола показывает, что углеводная часть присоединена к гидроксильной группе в положении 3 агликона [12]. На основании изложенных данных и результатов сравнения с литературными сведениями флавоноид 4 идентифицировали как кемпферол-3-О-в-Б-глюкопиранозид [16].

Флавоноид 5, состава С27Н30О14, т.пл. 185-186 °, Xmax 266, 320, 347 нм, по хроматографической подвижности должен быть гликозидом. Кислотный гидролиз флавоноида 5 привел к получению кемпферола и L-рамнозы. В ПMP-спектре соединения 5 проявляются сигналы протонов агликона: Н-6 (6,61 м.д., д, 2,0 Гц), Н-8 (6,80 м.д., д, 2,0 Гц), Н-2,6' (7,94 м.д., д, 9,0 Гц), Н-3',5' (7,15 м.д., д, 9,0 Гц), а также двух -СН3 групп рамнозы (1,30 м.д., д, 6,0 Гц и 1,51 м.д., д, 5,5 Гц), двух аномерных протонов (6,09 и 6,11 м.д., уш.с. каждый), Н-2 (4,93 м.д., уш.д, 3,0 Гц) и других протонов углеводной части (3,92-4,62 м.д.). Следовательно, в молекуле гликозида 5 имеются два остатка рамнозы. Изучением данных УФ-спектров флавоноида 5, снятых с добавлением AlCl3 и СН3О№, установлено наличие свободных фенольных гидроксильных групп в положениях 5 и 4 [11,12].

На основании вышеизложенных данных и сравнения с литературными сведениями гликозид 5 отождествляли с кемпферол-3,7-ди-0-а-Ь-рамнопиранозидом (леспедином) [17]. Леспедин обладает гипоазотемической активностью, и надземная часть редиса может служить доступным источником его получения [1, 2].

Выводы

1. Из корней софоры Гриффита выделены производные птерокарпана инермин и трифолиризин, а из подземной части гебелии толстоплодной - производное флаванона вексибинол.

2. Из лука репчатого и редиса выделены флавоноловые гликозиды астрагалин и леспедин соответственно.

3. Выделенные флавоноиды идентифицированы на основании химических превращений и данных ИК-, УФ-, ПMP-, масс- и КД-спектров.

4. Показано, что корни гебелии толстоплодной могут служить сырьем для получения противоязвенного соединения весибинола, а надземная часть редиса - гипоазотемического средства леспедина.

Список литературы

1. Кугач В.В., Никульшина Н.И., Ищенко В.И. Лекарственные формы флавоноидов // Химикофармацевтический журнал.1988. Т. 22. С. 1018-1025.

2. Васильченко Е.А., Любарцева Л.А., Хромова Т.О., Васильева Л.Н. и др. Лекарственные вещества, влияющие на обменные процессы при заболеваниях почек // Фармацевтичнш журнал. 1991. №6. С. 39-44.

3. Paстительные ресурсы СССP: Цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства Hy-drangeaceae - Haloragaceae. Л., 1987. С. 137-142.

4. Халматов Х.Х., Харламов И.А., Алимбаева П.К., Каррыев M.O., Хаитов И.Х. Основные лекарственные растения Средней Азии. Ташкент, 1984. С. 135-136.

5. Балицкий К.П., Воронцова А.Л. Лекарственные растения и рак. Киев, 1990. C. 197.

6. Wong E. The Isoflavonoids. In: The Flavonoids. Ed. By Harborne J.B., London, 1975. P. 744-788.

7. Cocker W., Dahl T., Dempsey C., Mc Murry T.B. Inermin, an extractive of Andira inermis // Chem and Ind., 1962.

P. 216-217.

8. Юсупова С.С., Батиров Э.Х., Киямитдинова Ф., Maликов B.M. Изофлавоноиды Cicer mogoltavicum // Химия природных соединений. 1986. №5. C. 639-640.

9. Телитченко M.M., Остроумов С.А. Введение в проблемы биохимической экологии. M., 1990. 285 с.

10. Son Bredenberg J.B., Hietala P.K. Confirmation of the structure of trifolirhizin // Acta Chem. Scand. 1961. V. 15.

P. 936-937.

11. Markham K.R. Techniques of Flavonoid Identification. London: Academic Press, 1982. 113 р.

12. Mabry T.J., Markham K.R., Thomas M.B. The Systematic Identification of Flavonoids. Nyw-York: Springer-Verlag, 1970. 354 p.

13. Батиров Э.Х., Юсупова С.С., Абдуллаев Ш.В. Вдовин А.Д. и др. Строение двух новых флаванонов из Vexidia alopecuroides // Химия природных соединений. 1985. №1. C. 35-41.

14. Ahirateki Y., Yokoe I., Noguchi M. Studies on the constituents of Sophora species // Chem. Pharm. Bull. 1988. V. 36. P. 2220-2223.

15. Заявка 3 5424. Япония. Противоязвенные препараты, содержащие в качестве активных ингредиентов флаво-ноиды / Ямахара Д., Кураре К.// PЖ Химия. 1992. 100188П.

16. Ковганко Н.В., Кашкан Ж.Н., Кривенко С.Н. Астрагалин из Artemisia subterrarium // Химия природных соединений. 2002. №3. С. 274-275.

17. Запесочная Г.Г. Изучение структуры и стереохимии флавоноидных О-рамнозидов с помощью спектроскопии HMP // Химия природных соединений. 1982. №5. С. 695-709.

Поступило в редакцию 11 марта 2006 г.

После переработки 22 апреля 2006 г.