生物碱1,2

【关键词】  吡咯里西丁生物碱；化学合成；磁共振波谱学；质谱

　　【摘要】 目的： 验证天然化合物1,2Dihydropyrrolizin3one结构解析的正确性并测定该化合物的完整的核磁共振谱（氢谱和碳谱）. 方法： 利用吡咯2甲醛和丙二酸作为原料，经三步法合成该化合物，并与天然化合物的波谱学数据作比较. 结果： 合成的化合物性质及波谱学数据与天然化合物完全一致. 结论： 证明了天然化合物1,2Dihydropyrrolizin3one结构解析的正确性，并报道该化合物完整的核磁共振及质谱数据.

    【关键词】 吡咯里西丁生物碱；化学合成；磁共振波谱学；质谱

    吡咯里西丁类化合物属于生物碱类，这类化合物经常在植物［1］和昆虫［2］中分离得到，构成部分动植物的信息素、保护素和生长决定因子. 哺乳动物能将许多吡咯里西丁生物碱类化合物转换成去羟吡咯里西丁类，从而显示出肝毒性、诱变性和致癌性等作用［3］. 虽然比较罕见，但吡咯里西丁类化合物能由微生物代谢产生［4］. 因此界的某些致癌因素可能与微生物代谢有关. 研究微生物产生的吡咯里西丁类化合物，有助于防止和消除这些危险因素，降低癌症的发生率.

    最近我们从一株海洋链霉菌(Streptomyces sp.)的发酵提取物中分离鉴定出了吡咯里西丁类化合物1,2Dihydropyrrolizin3one (3). 该化合物在发酵提取物中含量极少，除质谱和核磁共振氢谱外，难以测定其他核磁共振谱；因此虽然根据其核磁共振氢谱已推导出其结构，但为了进一步验证结构推导的正确性并提供该化合物完整的核磁共振数据，我们对它进行了人工合成.

    1材料和方法

    1.1材料核磁共振波谱仪：Varian Unity300 (300 MHz)；EI质谱仪：Finnigan MAT95 (70 eV)；硅胶GF254薄层层析板：MachereyNagel & Co.；柱层析和制备薄层层析硅胶：Fluka；其他试剂均来自于Fluka, Merck等公司.

    1.2方法

    1.2.1合成路线［5］见图1.

    图1化合物3的人工合成路线图

    1.2.2合成2(β，βDicarboxyvinyl)pyrrol (1)在反应瓶里加入3.4 g（35.8 mmol）吡咯2甲醛、4 g（38.5 mmol）丙二酸和6 mL苯胺，100 mL无水乙醇，室温下反应24 h. 加入100 mL水和100 mL饱和碳酸钠溶液至碱性. 蒸馏去除乙醇后，用200 mL乙醚萃取水相2次，除去未反应的物质. 在5℃下，缓慢地向水相中加入6 mol/L的盐酸. 抽滤，用蒸馏水冲洗滤饼2次，室温下干燥，得化合物1，熔点175~179℃（［6］：175~180℃）.

    1.2.3合成pyrrolizin3one (2)将1.0 g (5.5 mmol)化合物1溶解于50 mL醋酐中，在氮气的保护下回流加热1 h，冷却到室温后加入200 mL水，并用NaHCO3中和至微碱性，过滤除去残渣，并用乙醚萃取数次. 然后用无水硫酸钠干燥乙醚液，减压蒸除乙醚. 该化合物用硅胶层析柱分离，洗脱剂为60/40（V/V）的苯/乙醚. 在35~40℃减压蒸除溶剂，得化合物2（深红色液体）.

    1.2.4合成1,2Dihydropyrrolizin3one (3)将0.4 g(3.4 mmol)2溶于乙醚中，在常温常压下以Pd/C催化氢化，待反应液红色褪尽后减压旋除乙醚，利用制备薄层层析（PTLC，展开剂为氯仿）得化合物无色针状晶体3.

    2结果

　　合成反应各步产量（收率）： 化合物1的产量为4.1 g(62.5%)，化合物2的产量为0.4g(61.1%)，化合物3的产量为0.3 g(73.5%).

    化合物3有强烈的紫外吸收，经茴香醛浓硫酸加热，显灰褐色. 硅胶TLC迁移率Rf = 0.83 (CHCl3/3% MeOH);

    化合物3易溶于乙醚、二氯甲烷以及氯仿等非极性溶剂. 测定其核磁共振谱，见图2. 1H NMR (300.0 MHz , CDCl3):δ7.02 (d, J = 2.9 Hz, 1H, 5H), δ6.43 (t, J = 3.1 Hz, 1H, 6H), δ5.94 (br d, J = 2.8 Hz, 1H, 7H), δ3.00 (4H , s); EIMS (70 eV) m/z (%) 121.0 (M+, 22), 111.0 (6), 93 (12), 83 (12), 69 (16), 57 (44), 41 (28).

    图2化合物3核磁1HNMR谱

    3讨论

　　化合物3的核磁共振氢谱只显示四组信号. 在δ7.02, δ6.43和δ5.94处有三个ABC系统氢核，由于其耦合常数较小，归属为吡咯环上的氢核；另外在δ3.00（br 4H, s）处有一个单峰，其积分值显示出4个氢核，分别归属于两组亚甲基：1CH2和2CH2. 单纯从两组氢的化学环境上看，这里4个氢合并成一个单峰并且没有裂分有些奇怪，但经过HSQC谱证实的确4个氢对应δ3.00单峰. 这种情况可以认为1CH2和2CH2均处在分子中的烯丙位并经由复杂的耦合相互作用理解. 从EIMS得出其分子量为m/z 121. 上述结果与天然化合物完全一致，表明其结构推导的正确性. 此外还进一步测定了化合物3的核磁共振碳谱及二维核磁共振谱. 其碳谱表明与该化合物具有7个碳原子：一个羰基碳（δ172.1）；一个季碳，(δ139.6)；三个sp2次甲基（δ119.0，δ110.9，δ104.5）；还有两个sp3亚甲基（δ34.8，δ19.3）. 通过二维核磁共振谱得出其碳链连接网络(图3). 最后该化合物被确证为1,2dihydropyrrolizin3one (3). 以上结果进一步表明天然化合物结构推导的正确性.

    图3由HMBC确定的化合物3的耦合关系

    【】

    ［1］ Hartmann T, Ober D. Biosynthesis and metabolism of pyrrolizidine alkaloids in plants and specialized insect herbivores［J］. Top Curr Chem, 2000,29:207-243.

    ［2］ Karina LS, José RT. Structureactivity relationships of pyrrolizidine alkaloids in insect chemical defense against the orbweaving spider nephila clavipes［J］. J Chem Ecol, 2002,28(4): 657-668.

    ［3］ Steenkamp V, Stewart MJ, Zuckerman M. Clinical and analytical aspects of pyrrolizidine poisoning caused by south african traditional medicines［J］. Ther Drug Mon, 2000,22(3):302-306.

    ［4］ Fu PP, Chou MW, Xia Q, et al. Genotoxic pyrrolizidine alkaloids and pyrrolizidine alkaloid Noxidesmechanisms leading to DNA adduct formation and rumorigenicity［J］. J Envir Sci Heal, 2001,19(2):353-385.

    ［5］ Grote D, Zeeck A, Stümpfel J, et al. New pyrrolizidines produced by streptomyces olivaceus［J］. Liebigs Ann Chem, 1990:525-530.

    ［6］Flitsch W, Newmann U.Cyclische verbindungen mit heterobrückenatomen［J］. Chem Ber, 1971,104:2173.