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本论文由三部分组成:第一部分介绍了杉科植物北美红杉(Sequoia sempervirens Endl.)、墨西哥落羽杉(Taxodium mucronatum Tenore)、池杉(Taxodium ascendens Brongn)和茜草科植物黄棉木(Metadina trichotoma (Zoll. Et. Mor.) Bakn. F.)的化学成分研究。从4种植物中共分离鉴定了62个化合物(已减去7个重复化合物),其中23个为新化合物,42个为首次报道。杉科植物的化合物类型主要涉及降木脂素、新木脂素及其苷、黄酮及其苷、双黄酮、鞣质、倍半萜及其苷等。北美红杉中得到的北美红杉素A (Sequosempervirin A, 1)为第一次发现的具有C6-C3-C2-C6螺环结构的新颖降木脂素,在TL(2004, 45: 4319)上发表后即被NPR [2004, 21 (4): H14]列为热点化合物。茜草科植物黄棉木的化合物类型主要涉及乌索酸型三萜及其苷、C-27降齐墩果酸型三萜苷和A环开裂的三萜苷元等。降木脂素为北美红杉的主要特征成分,池杉中也含有;黄酮及其苷为墨西哥落羽杉的主要特征成分;新木脂素及其苷为池杉的主要特征成分,墨西哥落羽杉中也含有;三萜及其苷为黄棉木的主要特征成分。我们还推测了北美红杉中系列降木脂素(化合物2-10)的相互转化机理;并根据莽草酸途径推测了北美红杉中化合物1-3、8和14的生物合成途径。第二部分介绍了15种杉科植物的粗提物、3种杉科植物和茜草科植物黄棉木的粗分段部位及所得部分化合物在8个体外活性筛选模型上的活性筛选结果。目前已经从111个待筛样品中发现134个/次活性样品,其中活性化合物12个/次。杉科植物的活性主要表现在抗骨质疏松模型CAT-B和抗肿瘤模型CCLT上,在抗真菌模型YNG和抗肿瘤模型CDC25上也具有一定活性。特别是从墨西哥落羽杉中分离得到的3个双黄酮[Amentoflavone(1)、Podocarpusflavone(2)和4’, 7-Dimethylamentoflavone(3)],活性实验结果表明它们是组织蛋白酶B较强的新型天然抑制剂,其IC50值分别为1.75、1.68、0.55mM,基于计算机辅助的作用机理和虚拟筛选研究正在进行,目前已经证明活性实验结果与理论计算一致。这3个双黄酮在抗肿瘤模型CCLT上也表现出一定活性。茜草科植物黄棉木的活性主要表现在抗骨质疏松模型CAT-B上,实验结果还初步表明黄棉木中的三萜苷类化合物在抗肿瘤模型CCLT上有活性,其它活性研究正在进行中。第三部分综述了20世纪50年代以来杉科植物化学与活性成分的研究进展。
以上研究结果拓宽了杉科植物的化学和活性成分研究,为该科植物的化学分类学提供了一定的实验依据。首次对茜草科植物黄棉木的系统化学与活性研究,为其资源的开发利用提供了一定的实验依据。
论文三部分工作具体介绍如下:
第一章为三种杉科植物和茜草科植物黄棉木的化学成分研究,重点介绍62个化合物(已减去7个重复化合物)的分离及其结构鉴定。
第一节为杉科植物北美红杉(S. sempervirens)的化学成分研究。我们对采自昆明植物园的北美红杉枝叶进行了较系统化学成分研究,从中分离鉴定了19个化合物,其中降木脂素为其主要特征成分。北美红杉素A-G(Sequosempervirin A-G,1-7)、北美红杉醇A-B(Sequosempervirol A-B, 11-12)、北美红杉苷A(Sequosemperviroside A, 13)和莽草酸乙酯(Shikimic acid Et ester, 14)为11个新化合物。化合物10-Nonacosanol(15)、胡萝卜苷(16)、α-D-吡喃果糖乙苷(17)、α-D-吡喃葡萄糖乙苷(18)和β-D-吡喃葡萄糖乙苷(19)为首次从北美红杉中分离得到。我们还推测了北美红杉中系列降木脂素(化合物2-10)的相互转化机理;还根据莽草酸途径推测了化合物1-3、8和14的生物合成途径。
第二节为杉科植物墨西哥落羽杉(T. mucronatum)的化学成分研究。我们对采自昆明植物园的墨西哥落羽杉枝叶进行了较系统的化学成分研究,从中分离鉴定了15个化合物,其中黄酮及其苷为其主要特征成分。
第三节为杉科植物池杉(T. ascendens)的化学成分研究。我们对采自昆明植物园水生区的池杉枝进行了较系统的化学成分研究,从中分离鉴定了16个化合物,其中新木脂素及其苷为其主要特征成分。
第四节为茜草科植物黄棉木(M. trichotoma)的化学成分研究。我们对采自西双版纳的黄棉木树皮进行了较系统的化学成分研究,从中分离鉴定了19个化合物,其中三萜及其苷为黄棉木的主要特征成分。
第二章为杉科植物和茜草科植物黄棉木的活性成分研究。主要介绍15种杉科植物的粗提物、3种杉科植物和茜草科植物黄棉木的粗分段部位及所得部分化合物在8个体外筛选模型上(抗骨质疏松模型CAT-B和CAⅡ、抗肿瘤模型CDC25和CCLT、抗真菌模型YNG、溶血栓模型PAI、抗黑色素沉积模型TS以及代谢模型PP1)的活性筛选结果。到目前为止,已经从111个待筛样品中发现134个/次活性样品,其中活性化合物12个/次。
第一节为杉科植物的活性成分研究。对采自昆明植物园15种(或变种)杉科植物的活性的普遍初筛和对三种杉科植物(北美红杉、墨西哥落羽杉和池杉)较系统的活性筛选结果,已经从94个待筛样品中发现128个/次活性样品,其中10个/次为活性化合物。杉科植物的活性主要表现在抗骨质疏松模型CAT-B和抗肿瘤模型CCLT上,在抗真菌模型YNG和抗肿瘤模型CDC25上也具有一定活性。通过对墨西哥落羽杉活性成分的追踪分离,我们分离得到了Amentoflavone、Podocarpusflavone 和4’, 7-Dimethylamentoflavone 3个较强的组织蛋白酶B的新型天然抑制剂,IC50分别为1.75、1.68、0.55mM,它们在抗肿瘤模型CCLT上也表现出一定活性。
第二节为茜草科植物黄棉木的活性成分研究。有关黄棉木的化学与活性成分以及药用研究未见报道。本工作已从该植物中发现6个活性样品,其中2个为活性化合物。从其乙酸乙酯和正丁醇部分分段部位的初步活性筛选结果看,黄棉木在抗骨质疏松模型CAT-B上的活性成分极性较大,有关具体化合物的活性正在研究中;而该植物在抗肿瘤模型CCLT上的活性成分为三萜苷类化合物,但目前的活性研究表明三萜苷类化合物在抗骨质疏松模型CAT-B上没有活性。
第三章综述了20世纪50年代以来杉科植物的化学与活性成分研究进展。迄今为止,前人已经从杉科植物中分离鉴定约370多个化合物,其结构类型主要有萜类、黄酮、木脂素及甾醇等。已报道杉科植物主要含有抗真菌、抗细菌、抗人体肿瘤细胞、抗溃疡、抗氧化、抗炎症、抗病原体、阻止心肌肥大以及驱避昆虫等生物活性成分。