南海绣球海绵Iotrochita ridley 化学成分的研究
作者：梁利岩 邓松之 章勤 肖定军 吴厚铭
单位：梁利岩 邓松之 章勤 肖定军(中科院广州化学研究所，广州 510650)；吴厚铭(中科院上海有机化学研究所，上海 200032)
关键词：海绵，化学成分，神经酰胺，结构鉴定
中国海洋药物000601 摘 要 从中国海南岛海域采集的黑色绣球海绵(Iotrochota ridley)中分离出2个化合物C42H85NO5和C42H85NO4。利用红外光谱、核磁共振、质谱等光谱和波谱技术，确定了它们的化学结构分别为：N-(2`-羟基二十四碳酰基)-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅰ)，N-二十四碳酰基-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅱ)。这是首次从海洋生物中得到的2个化合物。
, http://www.100md.com
STUDIES ON THE CHEMICAL CONSTITUENTS OF THE MARINE SPONGE IOTROCHOTA RIDLEY FROM SOUTH CHINA SEA
Liang Liyan，Deng Songzhi，Zhang Qin
(Guangzhou Institute of Chemistry, Academia sinica, Guangzhou 510650)
ABSTRACT Two known ceramides C42H85NO5 and C42H85NO4 have been isolated from the marine sponge Iotrochota ridley collected from South China Sea. Their chemical structures have been identified by IR, MS, NMR as N-(2`-hydroxytetracosyl)-1,3,4-trihydroxy-2-amino-octadecane and N-tetracosyl-1,3,4-trihydroxy-2-amino-octadecane. It is the first report about the two chemical compounds from marine organism.
, 百拇医药
KEY WORDS marine sponge, ceramide, chemical constituent, structure identification
海绵是最原始的多细胞动物，构造简单，没有器官的分化，只有个别细胞存在机能上的差异。海绵的长久不腐烂现象预示海绵中存在着细胞毒性很强的物质。近年来，国内外对它的研究非常活跃，已从各种海绵中分离出数百种结构新颖的化学成分[1]。我们在南海绣球海绵(Iotrochota ridley)活性成分研究过程中，分离得到2个多羟基的长链酰胺化合物，利用红外光谱、核磁共振、质谱等光谱和波谱技术，确定它们的结构分别为：N-(2`-羟基二十四碳酰基)-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅰ)，N-二十四碳酰基-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅱ)。
图1 化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的结构式
, http://www.100md.com
Wartz等曾从猪的表皮中分离得到这两个化合物[2]，但未见有关波谱数据的报道。本文首次报道从海洋生物中获得它们的分离提纯方法，并报道它们的物理常数和波谱数据。
1 实验部分
1.1 样品 采集于中国海南岛海域的黑色绣球海绵(Iotrochota ridley)。
1.2 仪器 熔点(mp):Kofler型显微熔点仪(温度计未校正)；比旋光([α]D)：Perkin-Elmer-241型旋光仪；红外光谱(IR)：美国Amalect-RFX-65型红外仪(KBr压片法)；核磁共振(NMR)：Brucker-600型核磁共振仪；质谱(MS)：HP 5989A质谱仪；电喷雾质谱(ESI)：Finnigan FAT公司LCQ电喷雾质谱。
1.3 提取分离 绣球海绵样品采集后，晒干(2.2kg)切碎，用95%工业乙醇浸泡提取3次。将乙醇提取液的浓缩物悬浮于500mL水中，分别用等量的乙酸乙酯和正丁醇萃取3次。正丁醇部分(23g)经硅胶柱层析(氯仿-甲醇 95：5，9：1，8：2，7：3，6：4梯度洗脱)得A、B、C、D、E 5个初组分。B组分经氯仿-丙酮(70∶30)多次硅胶柱层析分离和2次葡聚糖凝胶LH-20(氯仿/甲醇=3∶7)柱层析提纯得白色固体(Ⅰ)(43mg)。A组分经氯仿-丙酮(75∶25)硅胶柱层析后，以葡聚糖凝胶LH-20(氯仿∶甲醇=3∶7)柱层析提纯得白色粉末状固体(Ⅱ)(27.6mg)。
, 百拇医药
2 结果与讨论
2.1 化合物(Ⅰ)：白色粉末状固体，熔点为142～143℃。相对分子质量经电喷雾质谱(ESI)测得为683，结合其1HNMR和13CNMR波谱数据确定其分子式为C42H85NO5，不饱和度为1。(Ⅰ)的红外光谱显示有羟基的吸收：3337，1070cm-1。在1621，1544，1467cm-1的吸收峰则表明分子中含有酰胺基团。δH8.41(1H，d,J=8.4Hz)为亚酰胺活泼氮氢，δC175.3，53.0则分别是酰胺羰基碳和连胺基碳的化学位移信号。13CNMR谱同时还显示有4
个连氧碳信号：76.8，73.0，72.5，62.1。而
1HNMR谱却显示有5个羟基同碳质子信号：4.61(brs),4.51(dd,J=10.8,4.8Hz),4.4(dd,J=10.8,4.8Hz),4.35(brs),4.28(brs)。另一处于低场的质子δH5.10(m)被证实为连酰胺基氮原子的次甲基质子。另外，δH0.86(6H,t,J=5.4Hz)以及δC14.11信号说明分子中有两条没有支链的长链。分子中H-H相互关系及C-H相互关系则通过二维核磁共振谱DQCOSY、HMQC加以联系，如表1所示：
, http://www.100md.com
表1 化合物(Ⅰ)的NMR波谱数据 序号
1HNMR
13CNMR
DQCOSY
1
4.42dd
4.51dd
62.08
H-1,H-2
2
5.10m
53.02
, http://www.100md.com
H-1,H-2,N-H
3
4.35brs
76.85
H-2,H-4
4
4.28brs
73.04
H-3,H-5
5
2.24m
2.05m
35.73
, 百拇医药
H-4,H-6
6
1.93m
1.69m
26.65
H-5
N-H
8.41d
/
H-2
1`
/
175.3
, 百拇医药
/
2`
4.61brs
72.51
H-3`
3`
2.24m
1.93m
34.18
H-2′,H-4′
4`
1.79m
1.69m
, 百拇医药
25.82
H-3`
图2 (Ⅰ)的EIMS主要断裂方式及碎片
根据表1中H-H 及C-H相互关系，可推断出化合物主要官能团的键连方式。而化合物的2条长链链长则是通过EIMS确定的：(Ⅰ)电离脱水后，可经麦氏重排脱去脂肪酸端长链得碎片离子357，亦可直接脱去鞘氨醇端长链得碎片离子468，或先经麦氏重排再脱去鞘氨醇端长链得碎片离子439。它的主要断裂方式及其主要碎片离子如图2所示。
综上所述，化合物(Ⅰ)为：N-(2`-羟基二十四碳酰基)-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷。所测主要官能团数据与文献基本一致[3]。
2.2 化合物(Ⅱ)：白色粉末状固体，熔点为113～114℃。分子量经电喷雾质谱(ESI)测得为667，结合其1HNMR和13CNMR谱图数据得出其分子式为C42H85NO4，不饱和度为1。
, 百拇医药
与化合物(Ⅰ)相比，(Ⅱ)的分子式只少了一个氧原子，它们的红外光谱与核磁共振波谱谱图有许多类似之处。二者的红外光谱几乎一致，由此可知(Ⅱ)也是一个多羟基的酰胺类化合物。在1HNMR谱中，化合物(Ⅱ)比(Ⅰ)少了一个羟基同碳质子δH4.61(1H,m)，但又多出另一组质子信号δH2.45(2H,t,J=7.2Hz)。很明显，这组信号是羰基α-H的典型化学位移信号。在13CNMR谱中，(Ⅱ)比(Ⅰ)只少一个连氧碳信号。由于二者的核磁共振信号非常相似，因此我们推测：化合物(Ⅱ)是(Ⅰ)的羰基α-OH被还原所得的产物，或者说，化合物(Ⅱ)的羰基α-H被氧化便得到化合物(Ⅰ)。
(Ⅱ)的质谱数据支持我们的推测，ESI(+c):668.7，(-C)666.7；EIMS m/z:452(M+-H2O-C14H29，12)，423(M+-H2O-C15H30O,14)，392(423-CH2OH,100),354(M+-H2O-C21H42),336(354-H2O)。(Ⅱ)与(Ⅰ)的断裂方式基本相同(见图1)。唯一不同的是长链脂肪酸的断裂，(Ⅰ)是相继γH和α-断裂的结合(即γΗ/β-)，而(Ⅱ)是双重氢重排(2γH)[4]。由以上推导可知化合物(Ⅰ)即为：N-二十四碳酰基-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷。所得官能团数据结果与文献数据基本一致[5]。
, 百拇医药
3 物理常数与波谱数据
3.1 化合物(Ⅰ)：白色粉末，mp 141～142℃，[α]25D+12.78°(C5H5N,c 0.45)
IR(KBr)cm-1；。3337，3217，2850，1621，1544，1467，1130，1070，1023，722；1HNMR δ
(C5D5N)：0.86(6H,t,J=5.4Hz),1.26～
1.42(60H,m),1.69(2H,m),1.79(1H,m),1.93(2H,m),2.05(1H,m),2.24(2H,m),4.28(lH,brs),4.35(1H,brs),4.20(1H,dd,J=10.8,4.8Hz),4.51(1H,dd,J=10.8,4.8
, 百拇医药
Hz),4.61(1H,brs),5.10(1H,m),6.16
(1H,brs),6.63(1H,brs),7.56(2H,brs),8.56(1H,d,J=9Hz);13CNMR δ(C5D5N):175.3,76.8,73.0,72.5,62.
1,53.0,35.7,34.2,32.1,31.4,30.0(s),26.7,25.8,22.9,14.3;MS m/z:
468,439,422,408,390,384,357,339,308,278,265,97,69,57,43;ESI:(正谱)
684.8([M+H]+,100),(负谱)682.7(M-H]，100)。
, http://www.100md.com
3.2 化合物(Ⅱ)：mp 113～114℃,[α]25D-11.81°(C5H5N,c 0.38)。
IR(KBr)cm-1:3417,3340,2919,2850,1641,1544,1467,1382,1074,983,721;1HNMR δ(C5D5N):
8.41(1H,d,J=8.4Hz),5.07(1H,m),4.47(2H,dd,J=10.8,4.8Hz),4.37(1H,t,J=5.4Hz),4.27
(1H,td,J=6.6,3Hz),2.45(2H,t,J=7.2Hz),2.23(1H,m),1.93(2H,m),1.82(2H,m),1.68(1H,m),1.38(3H,t,J=6Hz),1.23～1.31(35H),0.858(3H,t,J=6.6Hz);13CNMR δ(C5D5N):173.3,76.8,73.1,62.2,53.8,36.9,34.0,32.1,30.0(s),29.6,26.7,26.4,22.9,14.2;MS m/z:452,434,423,392(100),368,354,336,264,128,57,43;ESI:(正谱)668.7([M+H]+,100)，(负谱)666.7
, 百拇医药
([M-H]，100)。
国家自然科学重点基金资助项目(编号29932030)及中科院上海有机化学研究所生命有机国家重点实验室资助项目(编号97156)
参考文献
1，DJ Faulkner.Marine Natural Products. Natural Products Report,1991,8:97；1992,9:323;1993,10:497;1994,11:355;1998,15:113;1999,16:155
2，PW wartz, DT Downing. Acylglucosylceramide of pig epidermis: Structure determination. Journal of Lipid Research， 1983,24:753～758
, http://www.100md.com
3，Ana Lourenco. Ceramides from the Fungus Phellinus pini. Phytochemistry,1996,43(3):617～620
4，赵瑶兴，孙祥玉.光谱解析与有机结构鉴定，北京：中国科大出版社，1992：53～64
5，Robert Wild, Richard R，Schmidt. Convinient Synthesis of Phytosphingosine from D-Galactal and D-Arabitol. Liebigs Ann Chem, 1995:755～764
(收稿日期：2000-06-25), http://www.100md.com
单位：梁利岩 邓松之 章勤 肖定军(中科院广州化学研究所，广州 510650)；吴厚铭(中科院上海有机化学研究所，上海 200032)
关键词：海绵，化学成分，神经酰胺，结构鉴定
中国海洋药物000601 摘 要 从中国海南岛海域采集的黑色绣球海绵(Iotrochota ridley)中分离出2个化合物C42H85NO5和C42H85NO4。利用红外光谱、核磁共振、质谱等光谱和波谱技术，确定了它们的化学结构分别为：N-(2`-羟基二十四碳酰基)-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅰ)，N-二十四碳酰基-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅱ)。这是首次从海洋生物中得到的2个化合物。
, http://www.100md.com
STUDIES ON THE CHEMICAL CONSTITUENTS OF THE MARINE SPONGE IOTROCHOTA RIDLEY FROM SOUTH CHINA SEA
Liang Liyan，Deng Songzhi，Zhang Qin
(Guangzhou Institute of Chemistry, Academia sinica, Guangzhou 510650)
ABSTRACT Two known ceramides C42H85NO5 and C42H85NO4 have been isolated from the marine sponge Iotrochota ridley collected from South China Sea. Their chemical structures have been identified by IR, MS, NMR as N-(2`-hydroxytetracosyl)-1,3,4-trihydroxy-2-amino-octadecane and N-tetracosyl-1,3,4-trihydroxy-2-amino-octadecane. It is the first report about the two chemical compounds from marine organism.
, 百拇医药
KEY WORDS marine sponge, ceramide, chemical constituent, structure identification
海绵是最原始的多细胞动物，构造简单，没有器官的分化，只有个别细胞存在机能上的差异。海绵的长久不腐烂现象预示海绵中存在着细胞毒性很强的物质。近年来，国内外对它的研究非常活跃，已从各种海绵中分离出数百种结构新颖的化学成分[1]。我们在南海绣球海绵(Iotrochota ridley)活性成分研究过程中，分离得到2个多羟基的长链酰胺化合物，利用红外光谱、核磁共振、质谱等光谱和波谱技术，确定它们的结构分别为：N-(2`-羟基二十四碳酰基)-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅰ)，N-二十四碳酰基-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷(Ⅱ)。
图1 化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的结构式
, http://www.100md.com
Wartz等曾从猪的表皮中分离得到这两个化合物[2]，但未见有关波谱数据的报道。本文首次报道从海洋生物中获得它们的分离提纯方法，并报道它们的物理常数和波谱数据。
1 实验部分
1.1 样品 采集于中国海南岛海域的黑色绣球海绵(Iotrochota ridley)。
1.2 仪器 熔点(mp):Kofler型显微熔点仪(温度计未校正)；比旋光([α]D)：Perkin-Elmer-241型旋光仪；红外光谱(IR)：美国Amalect-RFX-65型红外仪(KBr压片法)；核磁共振(NMR)：Brucker-600型核磁共振仪；质谱(MS)：HP 5989A质谱仪；电喷雾质谱(ESI)：Finnigan FAT公司LCQ电喷雾质谱。
1.3 提取分离 绣球海绵样品采集后，晒干(2.2kg)切碎，用95%工业乙醇浸泡提取3次。将乙醇提取液的浓缩物悬浮于500mL水中，分别用等量的乙酸乙酯和正丁醇萃取3次。正丁醇部分(23g)经硅胶柱层析(氯仿-甲醇 95：5，9：1，8：2，7：3，6：4梯度洗脱)得A、B、C、D、E 5个初组分。B组分经氯仿-丙酮(70∶30)多次硅胶柱层析分离和2次葡聚糖凝胶LH-20(氯仿/甲醇=3∶7)柱层析提纯得白色固体(Ⅰ)(43mg)。A组分经氯仿-丙酮(75∶25)硅胶柱层析后，以葡聚糖凝胶LH-20(氯仿∶甲醇=3∶7)柱层析提纯得白色粉末状固体(Ⅱ)(27.6mg)。
, 百拇医药
2 结果与讨论
2.1 化合物(Ⅰ)：白色粉末状固体，熔点为142～143℃。相对分子质量经电喷雾质谱(ESI)测得为683，结合其1HNMR和13CNMR波谱数据确定其分子式为C42H85NO5，不饱和度为1。(Ⅰ)的红外光谱显示有羟基的吸收：3337，1070cm-1。在1621，1544，1467cm-1的吸收峰则表明分子中含有酰胺基团。δH8.41(1H，d,J=8.4Hz)为亚酰胺活泼氮氢，δC175.3，53.0则分别是酰胺羰基碳和连胺基碳的化学位移信号。13CNMR谱同时还显示有4
个连氧碳信号：76.8，73.0，72.5，62.1。而
1HNMR谱却显示有5个羟基同碳质子信号：4.61(brs),4.51(dd,J=10.8,4.8Hz),4.4(dd,J=10.8,4.8Hz),4.35(brs),4.28(brs)。另一处于低场的质子δH5.10(m)被证实为连酰胺基氮原子的次甲基质子。另外，δH0.86(6H,t,J=5.4Hz)以及δC14.11信号说明分子中有两条没有支链的长链。分子中H-H相互关系及C-H相互关系则通过二维核磁共振谱DQCOSY、HMQC加以联系，如表1所示：
, http://www.100md.com
表1 化合物(Ⅰ)的NMR波谱数据 序号
1HNMR
13CNMR
DQCOSY
1
4.42dd
4.51dd
62.08
H-1,H-2
2
5.10m
53.02
, http://www.100md.com
H-1,H-2,N-H
3
4.35brs
76.85
H-2,H-4
4
4.28brs
73.04
H-3,H-5
5
2.24m
2.05m
35.73
, 百拇医药
H-4,H-6
6
1.93m
1.69m
26.65
H-5
N-H
8.41d
/
H-2
1`
/
175.3
, 百拇医药
/
2`
4.61brs
72.51
H-3`
3`
2.24m
1.93m
34.18
H-2′,H-4′
4`
1.79m
1.69m
, 百拇医药
25.82
H-3`
图2 (Ⅰ)的EIMS主要断裂方式及碎片
根据表1中H-H 及C-H相互关系，可推断出化合物主要官能团的键连方式。而化合物的2条长链链长则是通过EIMS确定的：(Ⅰ)电离脱水后，可经麦氏重排脱去脂肪酸端长链得碎片离子357，亦可直接脱去鞘氨醇端长链得碎片离子468，或先经麦氏重排再脱去鞘氨醇端长链得碎片离子439。它的主要断裂方式及其主要碎片离子如图2所示。
综上所述，化合物(Ⅰ)为：N-(2`-羟基二十四碳酰基)-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷。所测主要官能团数据与文献基本一致[3]。
2.2 化合物(Ⅱ)：白色粉末状固体，熔点为113～114℃。分子量经电喷雾质谱(ESI)测得为667，结合其1HNMR和13CNMR谱图数据得出其分子式为C42H85NO4，不饱和度为1。
, 百拇医药
与化合物(Ⅰ)相比，(Ⅱ)的分子式只少了一个氧原子，它们的红外光谱与核磁共振波谱谱图有许多类似之处。二者的红外光谱几乎一致，由此可知(Ⅱ)也是一个多羟基的酰胺类化合物。在1HNMR谱中，化合物(Ⅱ)比(Ⅰ)少了一个羟基同碳质子δH4.61(1H,m)，但又多出另一组质子信号δH2.45(2H,t,J=7.2Hz)。很明显，这组信号是羰基α-H的典型化学位移信号。在13CNMR谱中，(Ⅱ)比(Ⅰ)只少一个连氧碳信号。由于二者的核磁共振信号非常相似，因此我们推测：化合物(Ⅱ)是(Ⅰ)的羰基α-OH被还原所得的产物，或者说，化合物(Ⅱ)的羰基α-H被氧化便得到化合物(Ⅰ)。
(Ⅱ)的质谱数据支持我们的推测，ESI(+c):668.7，(-C)666.7；EIMS m/z:452(M+-H2O-C14H29，12)，423(M+-H2O-C15H30O,14)，392(423-CH2OH,100),354(M+-H2O-C21H42),336(354-H2O)。(Ⅱ)与(Ⅰ)的断裂方式基本相同(见图1)。唯一不同的是长链脂肪酸的断裂，(Ⅰ)是相继γH和α-断裂的结合(即γΗ/β-)，而(Ⅱ)是双重氢重排(2γH)[4]。由以上推导可知化合物(Ⅰ)即为：N-二十四碳酰基-1，3，4-三羟基-2-氨基-十八烷。所得官能团数据结果与文献数据基本一致[5]。
, 百拇医药
3 物理常数与波谱数据
3.1 化合物(Ⅰ)：白色粉末，mp 141～142℃，[α]25D+12.78°(C5H5N,c 0.45)
IR(KBr)cm-1；。3337，3217，2850，1621，1544，1467，1130，1070，1023，722；1HNMR δ
(C5D5N)：0.86(6H,t,J=5.4Hz),1.26～
1.42(60H,m),1.69(2H,m),1.79(1H,m),1.93(2H,m),2.05(1H,m),2.24(2H,m),4.28(lH,brs),4.35(1H,brs),4.20(1H,dd,J=10.8,4.8Hz),4.51(1H,dd,J=10.8,4.8
, 百拇医药
Hz),4.61(1H,brs),5.10(1H,m),6.16
(1H,brs),6.63(1H,brs),7.56(2H,brs),8.56(1H,d,J=9Hz);13CNMR δ(C5D5N):175.3,76.8,73.0,72.5,62.
1,53.0,35.7,34.2,32.1,31.4,30.0(s),26.7,25.8,22.9,14.3;MS m/z:
468,439,422,408,390,384,357,339,308,278,265,97,69,57,43;ESI:(正谱)
684.8([M+H]+,100),(负谱)682.7(M-H]，100)。
, http://www.100md.com
3.2 化合物(Ⅱ)：mp 113～114℃,[α]25D-11.81°(C5H5N,c 0.38)。
IR(KBr)cm-1:3417,3340,2919,2850,1641,1544,1467,1382,1074,983,721;1HNMR δ(C5D5N):
8.41(1H,d,J=8.4Hz),5.07(1H,m),4.47(2H,dd,J=10.8,4.8Hz),4.37(1H,t,J=5.4Hz),4.27
(1H,td,J=6.6,3Hz),2.45(2H,t,J=7.2Hz),2.23(1H,m),1.93(2H,m),1.82(2H,m),1.68(1H,m),1.38(3H,t,J=6Hz),1.23～1.31(35H),0.858(3H,t,J=6.6Hz);13CNMR δ(C5D5N):173.3,76.8,73.1,62.2,53.8,36.9,34.0,32.1,30.0(s),29.6,26.7,26.4,22.9,14.2;MS m/z:452,434,423,392(100),368,354,336,264,128,57,43;ESI:(正谱)668.7([M+H]+,100)，(负谱)666.7
, 百拇医药
([M-H]，100)。
国家自然科学重点基金资助项目(编号29932030)及中科院上海有机化学研究所生命有机国家重点实验室资助项目(编号97156)
参考文献
1，DJ Faulkner.Marine Natural Products. Natural Products Report,1991,8:97；1992,9:323;1993,10:497;1994,11:355;1998,15:113;1999,16:155
2，PW wartz, DT Downing. Acylglucosylceramide of pig epidermis: Structure determination. Journal of Lipid Research， 1983,24:753～758
, http://www.100md.com
3，Ana Lourenco. Ceramides from the Fungus Phellinus pini. Phytochemistry,1996,43(3):617～620
4，赵瑶兴，孙祥玉.光谱解析与有机结构鉴定，北京：中国科大出版社，1992：53～64
5，Robert Wild, Richard R，Schmidt. Convinient Synthesis of Phytosphingosine from D-Galactal and D-Arabitol. Liebigs Ann Chem, 1995:755～764
(收稿日期：2000-06-25), http://www.100md.com