儿茶酚四氢异喹啉类化合物：合成、生物活性及其在紫菜（Portulaca oleracea）中的天然存在——通过UPLC-Q-TOF-ESI-MS/MS技术进行分析

《ACS Omega》：Catechol Tetrahydroisoquinolines: Synthesis, Biological Activity, and Natural Occurrence in Portulaca oleracea as Analyzed by UPLC-Q-TOF-ESI-MS/MS

黄烷醇四氢异喹啉类生物碱（THIQs）的化学合成、纯化及在 Portulaca oleracea 中的首次系统性检测。通过优化温和磷酸介导的Pictet–Spengler反应，合成了20种含不同C1取代基的THIQs（A1–A20），其中A5、A10、A19和A20为新化合物。结合UPLC-Q-TOF-MS/MS靶标筛选技术，首次从该植物中鉴定出29种THIQs，包括11种烷基连接型（含3种新天然产物）、9种脂肪酸连接型（含7种新化合物）、1种酰胺连接型和8种芳环连接型THIQs。体外活性测试显示，2种烷基连接THIQs具有抗菌活性，多数化合物表现出抗氧化（IC50 4.93–65.28 μM）、Fe2?螯合（89.51–98.75%）及α-葡萄糖苷酶抑制（IC50 5.22–103.55 μM）活性。该研究证实THIQs是 Portulaca oleracea 的主要活性成分之一，并建立了高效联合检测方法。

　　在自然界中，植物常常作为生物活性物质的宝库，其中一些具有独特结构的化合物因其潜在的药理活性而备受关注。Portulaca oleracea，俗称“马齿苋”，是一种广泛分布于全球的食用植物，同时也被用作传统药物。尽管已有研究发现其含有多种生物碱类物质，但关于其具有结构新颖性的儿茶酚四氢异喹啉类（Catechol Tetrahydroisoquinolines, THIQs）的自然存在及其生物活性，仍存在大量未知领域。近期的研究通过化学合成和高通量筛选技术，成功鉴定出29种儿茶酚THIQs，并揭示了它们在该植物中的广泛存在及多种生物活性。这项研究不仅拓展了对Portulaca oleracea化学成分的认识，还为开发新的天然药物提供了重要线索。

Portulaca oleracea具有悠久的食用和药用历史，其不同部位在多种传统医学体系中被使用，用于治疗诸如热毒引起的出血、炎症、感染等症状。现代药理学研究进一步表明，该植物可能具有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗炎、促伤口愈合、退热、利尿、降血糖、降血脂、降血压、抗肥胖、支气管扩张、肌肉松弛、抗骨质疏松、免疫调节、神经保护以及抗癌等多种生物活性。因此，它被称作“全球万能药”之一。然而，尽管已知其含有有机酸、生物碱、多糖和黄酮类等主要成分，但具体哪些化合物是其药理活性的主要来源，仍需进一步探索。

在这一背景下，研究人员对Portulaca oleracea中儿茶酚THIQs的结构和生物活性进行了系统研究。他们使用了优化的温和磷酸介导的Pictet–Spengler（P–S）反应，以多巴胺盐酸盐（DA）和脂肪族或芳香族醛类化合物为原料，合成了20种结构各异的儿茶酚THIQs，分别命名为A1到A20。这些化合物的结构通过ESI-MS、1H NMR和13C NMR等技术进行了确认。其中，A5、A10、A19和A20是首次通过温和的磷酸介导的P–S反应合成的新化合物。为了更高效地分离这些脂溶性化合物，研究人员优化了硅胶柱层析的洗脱剂，采用乙酸乙酯–甲醇–氨水或二氯甲烷–甲醇–85%甲酸的混合溶剂体系，从而提高了分离效率。

进一步的研究利用了UPLC-Q-TOF-ESI-MS/MS技术，结合合成化合物作为参考，开发了一种结合真实和虚拟靶向筛选的策略。通过这种技术，研究人员首次在Portulaca oleracea中检测到了29种儿茶酚THIQs，包括11种脂肪族烷基连接的化合物（含3种新天然产物和5种新化合物）、9种脂肪酸连接的化合物（含7种新化合物）、1种酰胺连接的化合物和8种芳香环连接的化合物（含1种新化合物和1种新天然产物）。这些化合物的结构和活性分析揭示了其广泛的生物活性，包括自由基清除、铁离子螯合和α-葡萄糖苷酶抑制等作用。这些发现表明，儿茶酚THIQs可能构成了Portulaca oleracea中一组重要的生物活性成分。

在生物活性测试中，研究人员发现两种儿茶酚THIQs具有显著的抗菌活性，而大多数化合物表现出良好的抗氧化、铁离子螯合和α-葡萄糖苷酶抑制能力。这些活性可能与该植物的多种药理作用相关，例如降血糖、抗炎和神经保护等。此外，某些化合物如A19在对抗某些细菌时表现出与卡那霉素硫酸盐相当的活性，显示出潜在的药物开发价值。研究还发现，儿茶酚THIQs中，含有苯环取代基的化合物表现出更强的抗氧化活性，而某些含有羟基或甲氧基的化合物在抑制α-葡萄糖苷酶方面表现出更高的效率。

为了进一步探索这些化合物的生物活性，研究人员进行了多种实验。例如，通过DPPH自由基清除实验，评估了这些化合物的抗氧化能力，发现其中一些具有显著的清除能力，其IC50值远低于维生素C。同时，铁离子螯合实验表明，这些化合物能够有效结合Fe2?，可能对铁过载相关疾病具有干预潜力。α-葡萄糖苷酶抑制实验则显示，某些儿茶酚THIQs具有显著的抑制活性，可能对糖尿病的治疗具有重要意义。然而，某些化合物如A19在某些细菌上表现出不同的抑制效果，提示其可能具有不同的作用机制。

值得注意的是，研究中还发现了一些新的化合物，如A10、A11和A13，这些化合物的结构和活性与已知的儿茶酚THIQs有所不同，可能为新的药物开发提供了新的思路。此外，研究还揭示了某些化合物在抗菌和抗氧化方面具有独特的特性，这些特性可能与其分子结构中的特定官能团有关。例如，含有长链脂肪烷基的化合物表现出相对较弱的抗氧化活性，而含有芳香环的化合物则表现出更强的活性。

为了确保这些化合物的结构正确性，研究人员还进行了详细的结构解析，包括1H NMR和13C NMR分析。这些分析结果与UPLC-MS/MS数据一致，表明合成的化合物具有预期的结构特征。此外，研究还发现某些化合物在特定的MS/MS碎片化路径中表现出独特的离子特征，这为后续的结构鉴定和活性研究提供了重要依据。

研究还探讨了这些化合物在Portulaca oleracea中的自然存在。通过UPLC-Q-TOF-ESI-MS/MS分析，研究人员不仅确认了已知化合物的存在，还发现了多种新的儿茶酚THIQs。这些新化合物可能在自然界中以不同的形式存在，或者在提取过程中发生了一些结构变化。因此，未来的研究需要进一步探讨这些化合物在植物中的天然分布及其生物合成途径。

此外，研究还提出了一个综合的实验方法，包括合成、纯化、结构解析和生物活性测试等多个环节。合成部分采用了优化的磷酸介导的P–S反应，以提高反应效率和产物纯度。纯化过程中，研究人员使用了不同的柱层析方法，以适应不同极性的化合物。结构解析通过多种光谱技术进行，确保了化合物的准确识别。生物活性测试则包括多种实验，如DPPH自由基清除、ABTS自由基清除、铁离子螯合、α-葡萄糖苷酶抑制和酪氨酸酶抑制等，以全面评估其生物活性。

这些研究结果不仅加深了对Portulaca oleracea化学成分的理解，还为开发基于天然产物的药物提供了新的方向。由于儿茶酚THIQs在多个生物活性测试中表现出良好的效果，未来的研究可以进一步探索其在不同疾病模型中的作用，以及其在人体中的药理活性。此外，由于这些化合物的结构多样性，它们可能具有不同的作用机制，这为未来的药物开发提供了丰富的研究素材。

综上所述，Portulaca oleracea中儿茶酚THIQs的发现和研究，不仅拓展了我们对这一植物化学成分的认识，还为开发新的天然药物提供了重要的科学依据。未来的研究需要进一步探讨这些化合物的立体结构、天然含量及其在体内的药理作用，以更全面地评估其应用潜力。同时，优化提取和分离方法，提高这些化合物的纯度和产量，也是未来研究的重要方向。