乌饭树黑色素中黄酮类单体的提取、分离、纯化及鉴定

摘要

一种乌饭树树叶黑色素中黄酮类化合物单体的提取、分离、纯化及结构鉴定的方法，属于黄酮类化合物技术领域。本发明以乌饭树树叶为原料，经乙醇提取得到乌饭树树叶黑色素溶液，再经大孔吸附树脂对黑色素中的黄酮类化合物进行粗分离，再通过聚酰胺柱和HW－40柱对黄酮类化合物单体进行纯化，再用高效液相色谱－质谱、核磁共振技术对纯化组分进行结构鉴定；从中分离出7种黄酮类化合物单体，分别为A、B、C、D、E、F和G，并对B、C、D、E和F进行了精确的结构鉴定，确定分别为槲皮素、白杨黄素、芹黄素、山奈酚和木犀草素，其相对含量分别为：37.51％，2.26％，9.57％，1.72％和15.16％。

说明书

技术领域

一种乌饭树树叶黑色素中黄酮类化合物单体的提取、分离、纯化及结构鉴定的方法，属于黄酮类化合物技术领域。

背景技术

乌饭树是一种丰富的天然资源，其树叶中的黑色素具有很强的生理功能。在乌饭树树叶黑色素提取物中黄酮类化合物的含量很高，所以有必要对其进行提取、分离、纯化以及鉴定，以利于乌饭树的开发利用。

从天然植物中提取分离出化合物单体，并进行结构的分析鉴定，是天然产物研究中的一个重要方面，意义在于：(1)发现药用植物中的有效成分，寻找其临床疗效的依据；(2)有助于阐明天然药物的构效关系；(3)为植物的分类、植物的生理研究提供证据和方向。

黄酮类化合物的分离纯化方法主要有各种柱层析法、HPLC法、离心薄层层析法、制备性薄层层析法和纸层析法等。其中柱层析法是最常用的分离纯化黄酮类化合物的方法，主要有三类：(1)聚酰胺柱层析法：聚酰胺对黄酮苷类具有较好的分离作用，其层析容量大，适合用于制备性分离，洗脱剂常用水-甲醇，也有用水-乙醇和甲醇-氯仿；(2)硅胶柱层析法：这种方法的应用范围最广，不仅可以分离黄酮苷，也可以分离各种黄酮苷元；(3)葡聚糖凝胶柱层析法：它主要是靠分子筛作用分离黄酮苷类，在洗脱时一般按照分子量的大小顺序洗出柱体。HPLC法分离黄酮类物质的报道则较多，在HPLC中用于黄酮类化合物分离纯化的一般有C₈、C₁₈、CN柱，CN柱与前两种柱填料的性质不同，极性较强，对于低极性部分的组分分离效果不佳，C₁₈柱对植物黄酮苷元和配基基本可以实现分离，但是对于极性大的苷部分洗脱出峰慢，总的洗脱时间增长，分离效果不是很理想，而C₈填料极性介于二者之间，并且更加接近C₁₈一些，因而对黄酮苷类的化合物分离比较理想。而后几种用于黄酮类化合物的分离纯化则较少。在黄酮类化合物的分离纯化过程中有时需要将几种方法交替使用。

黄酮类化合物的结构鉴定研究主要集中在苷元部分，苷元的基本结构可以分为10多种主要类型。黄酮类化合物的苷元是由15个碳原子组成，共有A、B、C3个环组成，结构如下。在A、B环上常见的取代基有羟基、甲氧基、异戊烯基等等。

目前对于黄酮类化合物结构研究主要利用波谱法，包括：质谱、紫外光谱以及核磁共振图谱。在研究黄酮类化合物苷元结构时，利用质谱比较有效，因为黄酮类化合物苷元的分子离子峰很强，而在研究黄酮苷类化合物的时候由于所连接的糖基出现碎片，所以研究要稍微难一些。黄酮类化合物在300～400nm之间以及240～280nm之间有两个吸收带，前者是由B环上原子的电子跃迁产生的吸收，而后者是由A环上原子的电子跃迁产生的吸收。添加不同的化学试剂(甲醇钠、乙醇钠、三氯化铝、硼酸、醋酸钠等)，黄酮类化合物的这两个吸收带会由于苷元部分结构的变化而产生移动，所以可以利用添加不同的移动试剂来判断苷元上的取代基及其位置。利用核磁共振技术研究黄酮类化合物的结构一般有核磁共振氢谱(¹H-NMR)、核磁共振碳谱(¹³C-NMR)以及二维核磁共振谱(2D-NMR)等等。

发明内容

本发明的目的是提供一种乌饭树树叶黑色素中黄酮类化合物单体的提取、分离、纯化及结构鉴定的方法，利用大孔吸附树脂、聚酰胺柱、HW-40柱等方法从乌饭树树叶黑色素中分离纯化得到黄酮类化合物单体，利用HPLC-MS以及核磁共振技术进行结构研究。

本发明的技术方案：    

以乌饭树树叶为原料，经乙醇提取得到乌饭树树叶黑色素溶液，再经大孔吸附树脂对黑色素中的黄酮类化合物进行粗分离，再通过聚酰胺柱和HW-40柱对黄酮类化合物单体进行纯化，再用高效液相色谱-质谱、核磁共振技术对纯化组分进行结构鉴定。

(1)乌饭树树叶黑色素溶液的提取：将清洗干净、晾干的乌饭树树叶利用组织捣碎机湿法捣碎，加入反应釜，利用酒精溶液进行提取，料液比以质量计为1∶20～1∶30，酒精溶液体积浓度为60％，提取温度为55～60℃，搅拌提取1h，将溶液滤出，回收酒精后得到提取物的水溶液，回收的酒精溶液调节体积浓度为60％后加入至反应釜，按照相同条件对反应釜中的树叶二次提取1h，将溶液滤出，回收酒精后得到提取物的水溶液和第一次提取得到的提取物的水溶液合并，浓缩至提取液的水分含量不超过10％，备用。

(2)大孔吸附树脂对黑色素中的黄酮类化合物进行粗分离：提取液常温下加体积比为1∶1的正丁醇萃取半小时，正丁醇萃取液减压浓缩至无醇味，加入以体积计为1∶2～1∶3的去离子水，超声振荡，水溶液上AB-8大孔吸附树脂柱，先用2～3倍柱体积的去离子水洗脱，弃去洗脱液，再用3～5倍柱体积的体积浓度为95％的酒精洗脱，收集洗脱液，浓缩至酒精含量不超过5％，备用。

(3)聚酰胺柱和HW-40柱对黄酮类化合物单体进行纯化：将大孔吸附树脂柱洗脱下来的洗脱浓缩液，上聚酰胺大柱，柱体积φ4cm×50cm，分别用水、体积浓度为20％的酒精、45％酒精、70％酒精、95％酒精依次进行洗脱，每次洗脱液用量为2～3个柱体积，收集洗脱液，在薄板上点样分析，合并相同的组分，相同组分浓缩至水分含量不超过5％，各组分分别上聚酰胺小柱，φ3cm×30cm，以酒精的体积浓度逐次增加5％为一个梯度，进行洗脱，一个梯度洗脱量为一个柱体积，每10mL收集在一个试管中，在薄板上点样分析，合并相同组分；各组分浓缩至水分含量不超过5％，各组分分别上HW-40柱，以酒精的体积浓度逐次增加5％为一个梯度，进行洗脱，采用部分收集器收集，每5mL收集在一个试管中，薄板点样合并相同组分，得到黄酮类化合物单体A、B、C、D、E、F、G。

(4)高效液相色谱-质谱、核磁共振技术对纯化组分进行结构鉴定：将得到的黄酮类化合物单体溶解于甲醇中，利用液质连用仪进行分析。

液相条件：色谱仪：WATERS 2690；检测器：WATERS 996；分析柱：Lichrospher C-18 2.1X250mm；流动相：甲醇与1％乙酸梯度洗脱，甲醇浓度从0到100％；柱温：30℃；流速：0.3mL/min；进样量：10μL。

质谱条件：离子方式：EIS-，EIS+；毛细管电压：EIS-为3.88kV，EIS+为3.87kV；锥孔电压：EIS-为30V，EIS+为24V；离子源温度：120℃；脱溶剂气温度：300℃；质量范围：200-800m/z；光电倍增器电压：650V；分析柱压：2.6e-5mBar；气体流速：4.2L/hr。

将分离出的黄酮类化合物单体溶解于二甲基亚砜中，在Bruker核磁共振仪上测定¹H-NMR，¹³C-NMR，DEPT-NMR，以四甲基硅烷为内标物。

本发明的有益效果：

1、通过AB-8大孔吸附树脂、聚酰胺柱以及HW-40柱对乌饭树树叶黑色素中黄酮类化合物进行分离纯化，从中分离出7种黄酮类化合物单体，分别为A、B、C、D、E、F和G。

2、利用样品波长扫描图谱、HPLC-MS以及核磁共振技术进行结构研究，对化合物B、C、D、E和F进行了精确的结构鉴定，确定分别为槲皮素、白杨黄素、芹黄素、山奈酚和木犀草素，其相对含量分别为：37.51％，2.26％，9.57％，1.72％和15.16％。

附图说明

图1化合物A的波长扫描图谱

图2化合物A的HPLC图谱

图3化合物A的MS图谱

图4化合物B的MS图谱(正离子)

图5化合物B的MS图谱(负离子)

图6化合物G的波长扫描图谱

图7化合物G的HPLC图谱

具体实施方案

实施例1  化合物A的结构鉴定

本物质由于量较少，进一步纯化比较困难，所以只是进行简单的分析。本物质氨熏呈现黄色，进行盐酸—锌粉实验，变成红色，静置后有红色沉淀；铅盐沉淀实验结果，有明显的红色沉淀；AlCl₃实验，生成黄色并且在紫外光下有荧光。对本物质进行波长扫描，见图1，从图中可以看出，本化合物具有黄酮类化合物的特征吸收。对本物质进行HPLC纯度测定，具体结果见图2，从中可以看出化合物A的纯度较高，另外从图3中可以看出本化合物黄酮苷元分子量为302，分子量464推测为连接一个葡萄糖。综合以上的分析，化合物A可能为一个羟基被一分子葡萄糖取代的槲皮素。

实施例2  化合物B的结构鉴定

本物质为淡黄色粉末，易溶于甲醇、乙醇。氨熏呈现黄色，所以为黄酮类化合物。从图4和图5可以看出，样品的相对分子质量应该为302，这和槲皮素的相对分子质量一致，可以初步说明二者为同一种物质。氢谱(¹H-NMR)：δ7.67(1H，H-2’)，δ7.53(1H，d，d，J＝8.5Hz，1.6Hz，H-6’)，δ6.88(1H，d，J＝8.5Hz，H-5’)，δ6.19(1H，S，H-6)，δ6.41(1H，S，H-8)。

通过对以上图谱的分析，并且根据有关参考文献可以得出提取出的化合物B为槲皮素。分子结构式如下：

实施例3  化合物C的结构鉴定

本物质为淡黄色粉末，氨熏呈现黄色，易溶于甲醇、乙醇。氢谱(¹H-NMR)：δ8.02(2H，d，J＝7.1，H-2’，6’)，δ7.6(1H，dd，J＝7.1，6.8，H-4’)，δ7.56(2H，dd，J＝7.1，6.8，H-3’，5’)，δ6.9(1H，S，H-3)，δ6.5(1H，d，J＝2.0，H-8)，δ6.2(1H，d，J＝2.0，H-6)。从¹H-NMR可以看出，单环区有8个氢，其中δ6.5和δ6.2的两个氢相互偶合，从J值来看应该是单环上的间位氢，表明该苯环为4位取代。δ8.02，δ7.6和δ7.56处有5个氢，从峰形和J值来看，应该为一个自旋体系，所以是单取代苯环。

碳谱(¹³C-NMR)：δ181.8(C4)，δ164.4(C2)，δ163.1(C8’)，δ161.4(C7)，δ157.4(C5)，δ131.9(C1’)，δ130.7(C4’)，δ129.0(C2’，C6’)，δ126.3(C3’，C5’)，δ105.1(C3)，δ103.9(C4a)，δ99.0(C8)，δ94.0(C6)。从¹³C-NMR上可以看出，该化合物有15个碳，有一个羰基，表明该化合物为黄酮类化合物。从中分析化合物中包含4个连氧碳，说明除黄酮母核外还有两个含氧取代基。另外从¹H-NMR可以看出，在δ6.9处存在一个单峰氢，这更加能够说明该物质为黄酮类化合物。参考有关文献可以判断该化合物为白杨黄素，分子结构式如下：

实施例4  化合物D的结构鉴定

本物质为土灰色粉末，氨熏呈现黄色，易溶于甲醇、乙醇。氢谱(¹H-NMR)：δ7.91(2H，d，J＝8.6，H-2’，6’)，δ6.93(2H，d，J＝8.7，H-3’，5’)，δ6.75(1H，s，H-3)，δ6.5(1H，d，J＝1.9，H-8)，δ6.19(1H，d，J＝1.9，H-6)。从氢谱(¹H-NMR)可以看出，δ7.91和δ6.93处有四个氢，构成AA’BB’系统，故为二取代苯环上的四个氢。δ6.5和δ6.19处有两个氢，构成AX系统，通过J值判断为间位氢，所以有结构单元，δ6.75处的单峰氢表明还有一个环基上只有一个氢，所以从氢谱看该化合物可能为黄酮类化合物。

碳谱(¹³C-NMR)：δ181.7(C4)，δ164.1(C2)，δ163.7(C8)，δ161.4(C7)，δ161.1(C4’)，δ157.3(C5)，δ128.4(C2’，6’)，δ121.2(C1’)，δ115.9(C3’，5’)，δ103.7(C4a’)，δ102.8(C3)，δ98.8(C8)，δ93.9(C6)。从¹³C-NMR上可以看出，该化合物有15个碳，而且含有羰基，可以明确地证实该化合物为黄酮类化合物。另外从谱中还看出有5个连氧碳，所以除母核外还有三个含氧取代基。从以上的资料分析同时参考有关文献得出该化合物为芹黄素，其结构式如下：

实施例5  化合物E的结构鉴定

本物质为黄色粉末，氨熏呈现黄色，易溶于甲醇、乙醇。氢谱(¹H-NMR)：δ8.06(2H，d，J＝8.8，H-2’，6’)，δ6.94(2H，d，J＝8.8，H-3’，5’)，δ6.4(1H，d，J＝1.8，H-8)，δ6.2(1H，d，J＝1.8，H-6)。从氢谱(¹H-NMR)可以看出在δ8.06和δ6.94处有四个氢，构成AA’BB’系统，表明有结构，δ6.4和δ6.2处有两个氢，构成AX系统，从J值判断应该为间位氢，所以有结构单元。

碳谱(¹³C-NMR)：δ175.9(C4)，δ163.9(C4’)，δ160.7(C8)，δ159.2(C7)，δ156.2(C5)，δ146.8(C2)，δ135.6(C3)，δ129.5(C2’，6’)，δ121.7(C1)，δ115.4(C3’，5’)，δ103.0(C4a)，δ98.2(C8)，δ93.4(C6)。从¹³C-NMR上可以看出，该化合物有15个碳，有一个羰基，说明该化合物为黄酮类化合物。从δ135.6处的碳可以看出该化合物为黄酮醇类化合物。从谱中可以看出该化合物有6个连氧碳，除母核外，还有四个连氧取代基。通过以上的分析，并参考有关文献可以知道该化合物为山奈酚，其分子结构式如下：

实施例6  化合物F的结构鉴定

本物质为亮黄色粉末，氨熏呈现黄色，易溶于甲醇、乙醇。氢谱(¹H-NMR)：δ7.36(2H，br，H-2’，5’)，δ6.83(1H，t，J＝4.5，H-6’)，δ6.67(1H，d，J＝2.0，H-8)，δ6.21(1H，s，H-3)，δ6.08(1H，d，J＝2.0，H-6)。从氢谱(¹H-NMR)可以看出，δ6.67和δ6.08处有两个氢，构成AX系统，所以有结构单元。δ7.36和δ6.83处有三个氢，从峰形和化学位移来看应该有结构单元。

碳谱(¹³C-NMR)：δ181.2(C4)，δ167.5(C2)，δ163.6(C8a)，δ161.4(C7)，δ157.6(C5)，δ151.3(C4’)，δ146.4(C3’)，δ120.5(C1’)，δ118.8(C6’)，δ116.0(C5’)，δ112.7(C2’)，δ102.5(C4a)，δ102.1(C3)，δ99.6(C8)，δ94.3(C6)。从¹³C-NMR上可以看出，该化合物有15个碳，有一个羰基，说明该化合物为黄酮类化合物。其中有6个连氧碳，除母核外应该还含有4个连氧碳。通过以上的分析并且参考有关文献可以得出该化合物为木犀草素，其分子结构式如下：

实施例7  化合物G的结构鉴定

本物质由于进一步纯化比较困难，所以也只是进行简单的分析。本物质氨熏呈现黄色，进行盐酸—锌粉实验，变成红色，静置后有红色沉淀；铅盐沉淀实验结果，有明显的红色沉淀；AlCl₃显色实验，生成黄色有少许黄色沉淀，并且在紫外光下有荧光。对本物质进行波长扫描，见图6，从图中可以看出，本化合物具有黄酮类化合物的特征吸收。对本物质进行HPLC纯度测定，具体结果见图7，从中可以看出化合物G的纯度较高。综合以上的分析，化合物G为黄酮类化合物。

各化合物相对含量测定

表1各组分相对含量

   化合物   B   E   F    D   C 出峰时间(min) 20.91  22.12  23.89   24.47 27.61 相对含量(％) 37.51  1.72  15.16   9.57 2.26

乌饭树树叶黑色素提取液中其余的组分有待于进一步研究。