海洋绿藻盾叶蕨藻的化学成分研究

作者：程凡 周媛 吴军 邹坤

【摘要】 　　目的研究海洋绿藻盾叶蕨藻Caulerpa peltata的化学成分。方法利用多种色谱、核磁共振波谱方法对盾叶蕨藻的化学成分进行了系统分离和结构鉴定。结果从盾叶蕨藻中分离鉴定了6个化合物，分别为蕨藻红素（Ⅰ）、蕨藻红素单甲酯（Ⅱ）、β-谷甾醇（Ⅲ）、β-谷甾醇-3-O-硫酸酯（Ⅳ）、尿嘧啶（Ⅴ）和胸腺嘧啶（Ⅵ）。结论化合物Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ首次从该植物中分离得到。

【关键词】 盾叶蕨藻 化学成分

　　Abstract：ObjectiveTo study the chemical constituents of Caulerpa peltata. MethodsChemical constituents were isolated by chromatographic methods and identified by NMR analysis. ResultsSix compounds were isolated and identified. They are caulerpin (Ⅰ), monomethyl caulerpinate (Ⅱ), β-sitosterol (Ⅲ), b-sitosterol-3-O-Sulfate (Ⅳ), uracil (Ⅴ), thymine (Ⅵ). ConclusionCompound Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ are isolated from this plant for the first time.

　　Key words：Caulerpa peltata; Chemical constituents

　　海藻是海洋生物资源的重要组成部分，能产生多种具有生理活性的次生代谢物。在这些次生代谢物中许多具有抗肿瘤、抗病毒等生理活性。蕨藻属于绿藻门（chlorophyta）绿藻纲（chlorophyceae）蕨藻目（caulerpales）蕨藻科（caulerpaceae）中的蕨藻属。它是地球上最大且分化最好的单细胞生物，有的藻体长可达几米，有假根、匍匐茎和直立枝3部分组成［1］。据报道蕨藻属有60多种［2］，主要分布于热带海洋，生长在潮间带以下的岩石、珊瑚礁上或者中、低潮带的沙地上。我国约有12种，主要产地分布于南海。近年来国内外化学工作者从蕨藻中分离鉴定了大量的单体化合物，其中许多具有抗肿瘤、抗菌等生物活性［3］。本文对采集自我国南海的盾叶蕨藻进行了系统分离，共分离鉴定了6 个单体化合物。分别为蕨藻红素（Ⅰ）、蕨藻红素单甲酯（Ⅱ）、β-谷甾醇（Ⅲ）、β-谷甾醇-3-O-硫酸酯（Ⅳ）、尿嘧啶（V）和胸腺嘧啶（Ⅵ）。其中化合物Ⅳ,Ⅵ,Ⅴ为首次从该植物分离得到。现报道如下。

　　1 仪器与材料

　　5-x国产显微熔点测定仪（温度计未校正）；Bruker AV-500型超导核磁共振波谱仪；美国PE API 2000 LC/MS液质联用仪；薄层色谱用硅胶G（60型），柱色谱用硅胶（200～300目），均为青岛海洋化工厂产品；Sephadex LH-20为Pharmacia公司产品；所用试剂均为分析纯。盾叶蕨藻采集于广东湛江，经中科院南海海洋所蒋福康研究员鉴定。

　　2 方法与结果

　　2.1 提取与分离盾叶蕨藻（干重5.2 kg），用95%工业乙醇浸提3×15 d，减压浓缩浸提液至干，得墨绿色浸提物（1.1 kg）。浸提物悬浮于水中，依次用石油醚（bp. 60-90℃）、醋酸乙酯和正丁醇充分萃取。醋酸乙酯萃取部分（68 g）经正相硅胶柱色谱层析，氯仿-甲醇系统梯度洗脱。再经反复正相硅胶柱色谱分离，Sephadex LH-20柱色谱纯化，得到化合物Ⅰ（28 mg）、化合物Ⅱ(20 mg)、化合物Ⅲ（34 mg）、化合物Ⅳ（22 mg）、化合物Ⅴ（18 mg）、化合物Ⅵ（17 mg）。其化学结构式见图1。

　　化合物Ⅳ（3 mg）溶于DMSO中，加入与DMSO等体积的吡啶，在130℃的油浴中加热24 h；减压蒸去吡啶，残留物溶于乙醚后用水反复洗涤，除去DMSO，乙醚溶液用无水Na2SO4干燥后，再减压下蒸去乙醚，得化合物Ⅳ的脱硫产物。

　　2.2 结构鉴定

　　2.2.1 化合物ⅠC24H18N2O4，红色立方晶体（丙酮），mp 316～317℃。1H NMR（500MHz，CDCl3）δH：3.91（s，6H，2 × -OMe），7.09-7.44（8H，m，Ar-H），8.07（2H，s，2 × =CH-），9.22（2H，s，2 × NH）。1H NMR 数据、13C NMR数据与caulerpin数据［4］对照一致，故鉴定为蕨藻红素(caulerpin)。见表1。

　　2.2.2 化合物ⅡC23H16N2O4，橙黄色针晶（丙酮），mp 158～161℃。1H NMR（500MHz，Acetone-d6）δH：3.74（s，3H，1 × -OMe），6.91-7.37（8H，m，Ar-H），8.10（1H，s，1 × =CH-），8.14（1H，s，1 × =CH-）。1H NMR谱数据、13C NMR数据与monomethyl caulerpinate数据［5］对照一致，故鉴定为蕨藻红素单甲酯 (monomethyl caulerpinate)。由于该化合物为分子结构不对称的单甲酯，1～10，1’～10’两组碳的化学环境非常相似，其相对应碳数据很难准确区分。见表1。表1 化合物Ⅰ，Ⅱ的13C NMR数据（略）

　　2.2.3 化合物ⅢC29H50O，白色片状晶体（乙醇），mp 136～137℃。5%硫酸乙醇溶液显红色，Libermann-burchard反应阳性，说明化合物Ⅲ为甾醇类化合物。氢谱上在δH 5.36 和δH 3.54 处各有一个烯氢信号。全去偶碳谱上共有29个碳信号，δC140.7和δC 121.7为一对不饱和双键信号，δC 71.8为一羟基信号。以上波谱数据与文献［6］报道一致，故鉴定为β-谷甾醇（β-sitosterol）。见表2。2.2.4 化合物ⅣC29H50O4S，白色粉末，mp 151～152℃。ESI-MS m/z：493［M-H］-；ESI-MS m/z：415［M-SO3+H］+，432［M-SO3+NH4+］+，437［M-SO3+Na］+，由此确定其元素组成为C29H50O4S。由该化合物的1H NMR、13C NMR、DEPT（500MHz，DMSO-d6）中δH 5.28（1H，s）、δH 3.56（1H，s）和δc 140.7（C）、121.4（=CH-）信号，可以推知含有C=CH-基团；δH 3.84（1H，m）和δC 75.77信号表明含有CH-O基团；δC 19.65（q）、19.19（q）、19.03（q）、18.83（q）、12.26（q）、11.81（q）和δH 0.65-1.0高场区有6个甲基信号，表明化合物Ⅳ含有6个CH3。将该化合物的13C NMR数据与β-谷甾醇［7］的比较（表2），两者除C-2，C-3，C-4有较大差别外，其余非常相近，推测该化合物β-谷甾醇的结构差别仅在于C-3的取代基不同。将该化合物在碱性条件下水解（见实验部分），所得脱硫产物经TLC 比较其Rf值和与β-谷甾醇一致，从而进一步确认了以上推断。综合以上分析，该化合物鉴定为β-谷甾醇-3-O-硫酸酯。该化合物为首次从该植物中分离得到。（表2。）

　　2.2.5 化合物ⅤC4H4N2O2，淡黄色固体，mp 335～337℃。1H NMR（500MHz，DMSO-d6）δH：7.36（1H，d，J=7.5 Hz），5.46（1H，d，J=7.5 Hz）。13C-NMR（500 MHz，DMSO-d6）δC：164.5（s，C-4），151.4（s，C-2），142.1（s，C-6），100.3（d，C-5）。1H NMR谱上的质子信号δH 7.36，5.46为烯质子信号。13C NMR显示4 个碳信号：δC 164.5（s），151.4（s），142.1（s），100.3（d）分别归属为酰胺、脲基和双键的碳信号。该化合物的理化性质和波谱数据与文献报道［8］一致，故鉴定为尿嘧啶（uracil）。该化合物为首次从该植物中分离得到。

　　2.2.6 化合物ⅥC5H6N2O2，淡黄色固体，mp 308～310 ℃。1H NMR（500MHz，DMSO-d6）δ：7.20（1H，d），1.72（3H，s，5-CH3）。13C NMR（500MHz，DMSO-d6）δ：165.0（s，C-4），151.4（s，C-2），137.6（d，C-6），107.9（s，C-5），11.8（q，5-CH3）。1H NMR谱上的质子信号δH 7.36为烯质子信号，δH 1.72为甲基质子信号。13C NMR显示5个碳信号：δC 165.0（s），151.4（s），137.6（s），107.9（d）分别归属为酰胺、脲基和双键的碳信号，δC 11.8为甲基信号。该化合物理化性质和波谱数据与文献报道［9］一致，故鉴定为胸腺嘧啶（thymine）。该化合物为首次从该植物中分离得到。表2 化合物Ⅲ和化合物Ⅳ的13C NMR数据（略）

　　3 讨论

　　国内外目前对盾叶蕨藻化学成分的研究不多，本文报道了其中6种成分的分离与鉴定工作，后续研究尚在进行。

【参考文献】
　　［1］Benzie J.A.H., Ballment E, Chisholm.J.R.M, et al. Genetic variation in the green alga Caulerpa taxifolia［J］.Aquatic Botany，2000, 66：131.

　　［2］Capon R.J., Ghisalberti E.L., Jefleries P.R., et al. Metabolites of the green algae, Caulerpa species［J］.Phytochemistry，1983, 22(6)：1465.

　　［3］徐石海, 曾陇梅. 棒叶蕨藻的化学成分研究［J］.中草药，1998, 29(2)：80.

　　［4］Mangala B. Govenkar, Solimabi Wahidulla. Constituents of Chondria armata［J］.Phytochemistry，2000, 54(8)：979.

　　［5］A. S. R. Anjaneyulu, C. V. S. Prakash, U. V. Mallavadhani. Two caulerpin analogues and a sesquiterpene from Caulerpa racemosa［J］.Phytochemistry，1991, 30(9)：3041.

　　［6］Wilson W K, Sumpter RM, Warern JJ, et al. Analysis of unsaturated C27 sterols by nuclear magnetic resonance spectroscopy［J］.J Lipid Res，1996, 37 (7)：1529.

　　［7］Hisashi Kojima, Noriko Sato, Akiko Hatano et al. Sterol glucosides from Prunella vulgaris［J］.Phytochemistry，1990, 29(7)：2351.

　　［8］Paul DE, Dunlap RB, Pollard AL, et al. 13C NMR of 5-substituted uracils［J］. J Am Chem Soc，1973, 95(13)：4398.

　　［9］Goldstein JH, Tarpey AR. 13C NMR spectra of uracil, thymine and the 5-halouracils［J］.J Am Chem Soc，1971, 93(15)：3573.