石菖蒲中菖蒲碱及它们的用途

本发明涉及天然产物的分离及提纯，更具体地说是从常用中药石菖蒲中提取分离新生物碱-菖蒲碱甲、乙、丙及它们所在部位的改善记忆障碍作用。

近年来，随着生活水平的提高，人的寿命越来越长，老年人口不断增加，老年人因神经系统结构和功能的老化，不同程度地出现智力减退，表现为健忘，反应迟钝，动作不协调等，据不完全统计5～15％的老人有痴呆症状，其中约半数为早老性痴呆，另外，在儿童和青壮年中，神经衰弱，脑外伤和其他脑器质性损害病人，也会引起智能障碍或减退，因此，人类的记忆功能障碍已成为医学界的一个严重问题。而我国传统医药学是发掘和研究促智药物的宝库，历代医书对促智中药都有记载和总结，当前，中药促智药的研究，已成为中药研究的重大课题之一，并已取得一定进展。

石菖蒲(Acorus tatarinowii Schott)为天南星科菖蒲属植物，是一种常用中药，其根茎入药。《名医别录》记载：“久服聪耳明目，益心智，高志不老”，近来药理报道，石菖蒲水煎醇沉液对小鼠学习和记忆有促进作用，对东茛菪碱造成的记忆获得障碍有明显的改善，提示有增强胆碱能样效应，可望治疗早老生痴呆(Alzheimer＇sdisease)。

我国石菖蒲植物资源丰富，其化学成分除挥发油有较多研究外，其余成分尚未见报道，为了探索此中药潜在的药用价值，故对其乙醇提取物进行了系统分离。

本发明的主要目的为从常用中药石菖蒲中提取、分离及寻找改善人的智能障碍或减退特别是治疗早老性痴呆症的有效药物。

本发明主要用石菖蒲经乙醇渗漉，渗漉液依次用石油醚、乙酸乙酯及正丁醇萃取，提取物采用硅胶，Sephadex LH-20及大孔树脂等不同填充剂作层析分离，得三个新生物碱，分别命名为菖蒲碱甲、乙、丙，结构如下：结构菖蒲碱甲(tatarine A)菖蒲碱乙(tatarine B)菖蒲碱丙(tatarine C)含菖蒲碱甲、乙、丙的部位进行改善记忆的药理试验，结果证明具有改善记忆障碍的作用。

本发明的优点：常用中药石菖蒲中提取分离得到三个新生物碱，菖蒲碱甲、乙、丙。含菖蒲碱甲、乙、丙的部位进行改善记忆的药理试验，结果证明具有改善记忆障碍的作用，有望成为改善人的智能障碍或减退特别是老年痴呆症的治疗药物。为治疗老年痴呆症及防止智能障碍或减退，提高人的智能水平，提供了新的品种。

提取分离流程见附图1。

石菖蒲磨粉，用95％工业乙醇渗漉三次，减压回收乙醇，残留物(无乙醇)加适量水稀释，过滤，滤液依次用石油醚，乙酸乙酯，正丁醇分别萃取。乙酸乙酯提取物(Ⅱ)进行硅胶柱层析，用环己烷-二氯甲烷(1∶1)、不同比例的二氯甲烷-丙酮，及丙酮洗脱，将二氯甲烷-丙酮(8∶1)洗脱部位，再经Sephadex LH-20层析，分得菖蒲碱甲。正丁醇提取物(Ⅲ)经大孔树脂处理，依次用水，40％,70％,100％水-甲醇洗脱，在40％洗脱部位，分得菖蒲碱乙和丙。将上述(Ⅱ),(Ⅲ)部位进行改善记忆障碍的药理试验，具体步骤如下：

改善记忆障碍的药理试验：采用中国医学科学院药物研究所生产的水迷津装置，其中水深10公分，水温23-25℃，在试验第一天将各小鼠放入迷津起端，然后逐个驱赶游抵水迷津末端安全台，使小鼠适应环境，次日起开始训练，将小鼠逐个放入水中，让其自己探索游抵安全台，在1分钟内未游到的，协助驱赶至安全台，每天反复训练2-3次，小鼠在20秒内游抵安全台，且在到达前进入盲端少于2次的为达标小鼠，用于药物试验，各试验组中，小鼠雌雄各半，注射东茛菪碱可损害小鼠的辨别方向记忆，表现为游抵安全台的时间明显延长，进入盲端次数增多。在此基础上，给小鼠灌服不同剂量的乙酸乙酯提取物(Ⅱ)或正丁醇提取物(Ⅲ)，观察对记忆障碍的改善作用，试验表明，(Ⅱ)或(Ⅲ)，对东茛菪碱所致的小鼠记忆障碍都有明显改善(P＜0.01和P＜0.05)，证明石菖蒲的乙酸乙酯提取物(Ⅱ)和正丁醇提取物(Ⅱ)中存在改善记忆障碍的有效成分(见表1、2)。

表1石菖蒲正丁醇提取物(Ⅲ)对小鼠水迷津方向辨别

             操作的记忆障碍的改善作用

        剂量试验组别     po    ip     动物数  游抵平台    进入盲端

    (g生药/kg)(mg/kg) (只)    时间(s)      错误次数生理盐水        /+/        12    8.08±0.81    0.17±0.11+生理盐水生理盐水        /+3        26    35.19±4.04艹 6.73±1.10艹+东茛菪碱正丁醇提取物(Ⅲ)50+3       12    20.17±4.44^* 3.25±1.02^*+东茛菪碱       100+3      12    15.33±4.19^**2.00±1.04^**

            200+3      12    29.67±5.56   4.67±1.18平均数±SEM.与生理盐水组比较艹 p＜0.01。

        与东茛菪碱组比较^*p＜0.05、^**p＜0.01。

     表2 石菖蒲乙酸乙酯提取物(Ⅱ)对小鼠水迷津方向辨别

    操作的记忆障碍的改善作用

                 剂量试验组别

               po    ip    动物数     游抵平台     进入盲端

         (g生药/kg)(mg/kg)  (只)       时间(s)     错误次数生理盐水            /+/           6     9.33±1.23     0.17±0.17+生理盐水生理盐水            /+3           14    41.28±5.84⁺⁺ 9.14±1.65⁺⁺+东茛菪碱EtOAC提取物(Ⅱ)     5+3           10    39.70±7.16    7.60±1.88+东茛菪碱          10+3           12    27.20±5.65    3.60±1.16^-

               20+3           12    44.50±5.07    5.50±1.11平均数±SEM.与生理盐水组比较⁺⁺p＜0.01。

        与东茛菪碱组比较^*p＜0.05。

图1是石菖蒲中提取菖蒲碱的分离流程图。

实施例1．

石菖蒲35公斤，磨粉，用95％工业乙醇渗漉3次，减压回收乙醇，残留液(无醇)加水适量稀释过滤，依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇分别萃取。减压浓缩得石油醚提取物(Ⅰ)、乙酸乙酯提取物(Ⅱ)及正丁醇提取物(Ⅲ)。

菖蒲碱甲(tatarine A)的分离：乙酸乙酯提取物(Ⅱ)20g进行硅胶柱层析，依次用环己烷-二氯甲烷(1∶1)，二氯甲烷-丙酮(8∶1,6∶1,4∶1,3∶1,2∶1,1∶1)及丙酮洗脱。二氯甲烷-丙酮(8∶1)洗脱部位，再经Sephadex LH-20柱层析，分得菖蒲碱甲(tatarine A)。

结构鉴定：

菖蒲碱甲(tatarine A)为棕黄色结晶，m.p.150-152℃,[a]_D¹²+724.58°(C,0.12,CHCl₃)，碘化铋钾(Dragendorff)试剂反应阳性，质谱测得分子量为279(M⁺,100％)；¹H-NMR显示13个H质子信号(表3)，其中二个为芳甲氧基信号δ4.05和4.14ppm(各3H,S)，一个加重水可交换，为羟基质子；¹³C-NMR显示17个碳信号，其中63.3ppm(q),56.5ppm(q)为2个芳甲氧基，因此推测分子式为C₁₇H₁₃NO₃，不饱和度n=12；¹H-NHR中各两个芳甲氧基信号，剩余的6个质子信号均在低磁场出现，其中δ8.58ppm(1H,d,J=6Hz)和7.40ppm(1H,d,J=6Hz)为两个邻位芳氢，它们的偶合常数为6Hz，表明为异喹啉环上3,4位的两个特征的邻位氢质子；另外，¹³C-NMR谱中除2个芳甲氧基外，其余15个碳信号均处于低场，其中6个为叔碳，9个为季碳(表3)，因此从不饱和度及碳的种类考虑碱甲除异喹啉环和一个芳香环外，其分子中还应有一环，由此推测菖蒲碱甲属于氮萤蒽(azafluoranthene)类生物碱，基本骨架为：

由菖蒲碱甲的HMBC谱得知δ117.2(d)及δ159.1(S)均与δ8.58ppm(1H,d,J=6Hz,H-3)相关，故它们应分别归属为C-4及C-1；δ6.99ppm(1H,S)与C-4相关，故应归属为H-5；同时，连接两个芳甲氧基的季碳δ157.9及143.6ppm又均与H-5相关，因此，两个甲氧基应处于C-6和C-7，菖蒲碱甲的¹H-NMR中，δ7.63ppm(1H,d,J=7.3Hz),7.44(1H,t,J=7.3Hz)和6.93(1H,d,J=7.3Hz)为三个相邻的芳香质子信号，这样，碱甲的一个羟基只可能取代在1＇位或4＇位。从HMBC谱可知，C-1(δ159.1,s)除与δ8.50(1H,d,J=6Hz,H-3)相关外，还与δ7.63ppm(1H,d,J=7.3Hz,H-4＇)的氢相关，以上表明碱甲的一个羟基应连接在1＇位。

综上所述，菖蒲碱甲是太立托辛(telitoxine)的同分异构体，它们的差异仅是羟基连接的位置不同，菖蒲碱甲的1＇位为羟基，而太立托辛(telitoxine)的羟基连接在4＇位。菖蒲碱甲    R₁=OH R₂=H(tatarine A)太立托辛    R₁=H R₂=OH(telitoxine)

                            表3菖蒲碱甲和太立托辛(telitoxine)的核磁数据

实施例2

菖蒲碱乙(tatarine B)和菖蒲碱丙(tatarine c)的分离：正丁醇提取物(Ⅲ)用大孔树脂处理，依次用水，40％,70％,100％水-甲醇洗脱，40％洗脱部位，经硅胶柱层析和制备薄层层析，分得菖蒲碱乙(tatarine B)和菖蒲碱丙(tatarine C)。

结构鉴定：

菖蒲碱乙(tatarine B)为无色结晶，m.p.133-135℃,[α]_D²⁰+21.63°(C,0.185，丙酮)，高分辨质谱(HRMS)表明分子式为C₁₃H₁₇NO₅，(分子量实测值267.11042,计算值276.11069)，不饱和度n=6。IRν_max^KBrcm^-1显示3456,3334(NH),1672(C=O),1614,1581(芳环C=C),1454,1324,1207,1033,845(1,2,4,5-四取代苯)，¹H-NMRδ3.71(3H,s)和3.79(6H,s)为三个芳甲氧基信号，δ6.66和6.89(各1H,s)为二个对位芳香质子信号，¹³C-NMR数据(表4)进一步表明碱乙有如下结构：

碱乙的高分辨质谱(HRMS)表明它的R取代基的组成为C₄H₆NO₂，不饱和度n=2，菖蒲碱乙的HMQC谱表明δ1.03(3H,d,J=6.3Hz,H-3＇),3.93(1H,m,H-2＇)和4.85(1H,br.d,J=5Hz,H-1＇)质子信号的相关碳分别为δ21.2(C-3＇)68.3(C-2＇)和52.7(C-1＇)，以上数据提示R取代基中有CH-CH-CH₃片断；此外，碱乙的¹H-NMR的δ7.33ppma(1H,s)显示一个酰胺质子信号，结合IRν3334cm^-1(NH),1672cm^-1(C=O),¹³C-NMR的δ158.7ppm(s,C=O)和不饱和度考虑，R的可能结构只有A,B两种：

C-1＇、C-2＇的δ值分别为52.7和68.3ppm，表明C-1＇应与NH连接，C-2＇与氧连接，故R基应为A，这样，菖蒲碱乙的平面结构应如下：

在NOE实验中，照射1＇位的质子，则6位与2＇位的质子有显著的NOE增益，所以菖蒲碱乙的相对构型如下：菖蒲碱乙(tatarine B)

               表4．菖蒲碱乙的核磁数据

*H谱在氘代丙酮(CD₃COCD₃),¹³C谱在氘代二甲亚砜(d6-DMSO)中测定

实施例3

结构鉴定：

菖蒲碱丙：(tatarine C)为灰黄色粉质，[α]_D¹⁷+9.23°(C,0.075,H₂O)；元素分析(％)C54.03,H6.03,N8.70；FAB-MS(m/z)325(M⁺+1)，分子式为C₁₅H₂₀N₂O₆，不饱和度n=7。IR显示芳环(ν_max1620,1514cm^-1)，两个羰基(ν_max1687cm^-1,1666cm^-1)；及ν3400cm^-1(NH或OH)；¹H-NMR的δ11.8ppm(1H,s)信号表明存在-CONH-基团；¹³C-NMR在较高场处观察到两个羰基的化学位移(δ157.5和155.1ppm)(表5)，以上光谱特征表明菖蒲碱丙为喹噁啉-2,3-二酮(quinoxaline-2,3-dione)类生物碱，另外，¹H-NMR δ2.15,2.14ppm(各3H,s)为芳环上两个甲基信号，δ7.31和6.92ppm(各1H,s)为两个对位芳环质子信号，因此，碱丙的母核结构如下：

在碱丙¹H-NMR的δ3.0～5.5ppm区域观察到11个氢质子信号，¹³C-NMR中观察到三个谐氧叔碳δ71.3(d),74.7(d)和75.5(d)，一个谐氧仲碳信号δ65.3(t)。又进一步分析了HMQC,HMBC及δ3.0-5.5的¹H-¹H-COSY谱，结果可知碱丙存在下列自旋体系：

CH₂-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH₂OH

1＇    2＇    3＇    4＇    5＇

HMQC谱表明C-1＇的化学位移为δ46.7ppm,2H-1＇化学位移分别为4.90ppm(1H,d,J=13.9Hz)和5.36ppm(1H,m)，因而1-＇CH₂必然与母核上的氮相连，综上所述菖蒲碱丙的结构如下：菖蒲碱丙(tatarine C)

碱丙HMBC谱表明C-2与H-1＇和NH相关，C-4a与H-5相关，C-8a与H-8,H-1＇和NH相关，由此进一步证实了碱丙的结构。

表5．菖蒲碱丙的核磁数据

表6．菖蒲碱丙在δ3.0-5.5区域内¹H-¹H COSY相关性