一種2-羧基呋喃類化合物、其制備方法及其抗菌活性的應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于煙草化學技術領域，具體涉及一種2-羧基呋喃類化合物、其制備方法 及其在卷煙中的用途。
【背景技術】
[0002] 煙草是世界上化學成分最為復雜的植物，次生代謝產物非常豐富，據1982年Dube 和Green等報道，煙草中已鑒定出的化學成分就超過2549種，至丨」2008年，Rodgman和perf ett i 的報道稱，煙草、煙草代用品以及卷煙煙氣中發現的化合物總數大約為8700種。目前，人們 從煙草中鑒定出來的單體化學物質就超過3000多種，而且還有許多成分尚未鑒定出來。煙 草除主要用于卷煙抽吸用途外，還可從中提取多種有利用價值的化學成分，從中發現有開 發利用價值的先導性化合物。
[0003] 呋喃類化合物在很多天然植物中存在，并且具有多種生物活性。據文獻報道，該類 化合物具有抗腫瘤，抗氧化，鈣內流阻滯，血管緊張素 Π 受體拮抗，腺苷A1受體拮抗，抗真 菌、抗細菌活性和血小板聚集拮抗等藥理作用。由于苯呋喃類化合物具有如此廣譜的藥理 活性，國內外研究者對該類化合物進行了深入的研究，除從天然產物中尋找該類化合物外， 還經過結構修飾而得到具有更優藥理活性的化合物。為了研究這類化合物的構效關系，可 進一步研究和開發更多的呋喃類化合物，從中尋找有效的先導化合物和活性基團。
【發明內容】
[0004] 本發明第一方面涉及一種2-羧基呋喃類化合物，其具有如下結構：
[0006] 該化合物的命名為:2_羧基-5-(4-羥基-2-甲氧基-6-甲基苯基)-3_甲基-呋喃。英 文名為：[2-carboxyl-5-(4-hydroxy-2-methoxy-6-methyl-phenyl)-3-methyl-furan]，為 淺黃色膠狀物。
[0007] 本發明第二方面涉及所述的2-羧基呋喃化合物的制備方法，其特征在于，該方法 包括以下步驟：
[0008] 1)煙草浸膏的提取：以煙葉為原料，將煙葉粉碎或切成小段，用重量百分濃度80% ~100 %的甲醇或乙醇水溶液，或重量百分濃度60 %~90 %的丙酮水溶液為提取溶劑，所述 提取溶劑與煙葉的重量比為2~4:1，浸泡時間為24h~72h，提取3~5次，合并提取液，過濾、 濃縮提取液即得到所述的煙草浸膏；
[0009] (2)硅膠柱層析:將步驟(1)所得到的煙草浸膏用其重量2~4倍的160~300目硅膠 干法裝柱進行硅膠柱層析；以氯仿-丙酮體積配比為1:0、20:1、9:1、8:2、7:3、6:4、1:1和1:2 的溶液進行梯度洗脫，合并相同的部分，收集各部分洗脫液并濃縮；
[0010] (3)高壓液相色譜分離:收集步驟(2)氯仿-丙酮體積配比為1:1部分的洗脫液，進 一步用高壓液相色譜分離即得所述的2-羧基呋喃類化合物；
[0011] (4)分離純化:將步驟(3)得到2-羧基呋喃類化合物用甲醇溶解，再以甲醇為流動 相，用凝膠柱層析分離，以進一步分離純化得到所述的2-羧基呋喃類化合物。
[0012]優選地，在步驟(3)中，所述的高壓液相色譜分離純化是采用21.2mmX250mm，5ym 的C18色譜柱，流速為20mL/min，流動相為30 %的甲醇水溶液，紫外檢測器檢測波長為305nm， 每次進樣200yL，收集18.6min的色譜峰，多次累加后蒸干。
[0013] 優選地，步驟(2)中，所述的煙草浸膏在經硅膠柱層析粗分前，用其重量1.5~3倍 的甲醇或乙醇或丙酮溶解后，再用其重量0.8~1.2倍的80~100目硅膠拌樣。
[0014] 本發明第三方面涉及所述的2-羧基呋喃類化合物用于卷煙接裝紙中抗菌的用途。
[0015] 表 1.化合物的1H NMR和 13C NMR數據(C5D5N)
[0016]
[0017]以上述方法制備得到的2-羧基呋喃類化合物的結構通過以下方法進行測定。本發 明化合物為淺黃色膠狀物；紫外光譜(溶劑為甲醇），Xmax(l〇ge)305(2.82)、248(3.22)、210 (3.50)nm;紅外光譜（溴化鉀壓片）v max3418、3020、2934、1692、1610、1584、1235、1118、 1052cm-S高分辨質譜（HRESIMS)給出準分子離子峰m/z 285.0731 [M+Na] + (計算值 285.0739)。結合1Η和13C NMR譜給出一個分子式CwHwOs，不飽和度為8。從化合物1的紅外光 譜數據證實化合物中有-0)211(1^.3020(^ 1) ,-032(1692(^1)和芳環（1610,1584cm-1)官能 團。化合物的核磁共振氫譜證實化合物中存在1個甲氧基(知3.81幻、1個羧基0 111〇.〇4)、3 個芳香次甲基（δΗ6.19s、6.40s和6.29s)、兩個甲基（δ Η 1.87s和2.40s)和1個酚羥基（δΗ 10.60s)。其核磁共振碳譜也證實化合物中存在羧基碳(Sc 166.9s)，兩個甲基碳(Sc 8.7q和 20 · lq)，一個甲氧基碳55 · 8q)，3個芳香次甲基碳105 · 8d、100 · 6d和 108 · Id)，4個sp2 氧化的季碳（5c 162.1s、156.5s、160.5s 和 155.2s)，以及 3 個 sp2 芳香季碳（δ。101.7s、 113.1s 和 136.7s)。根據 Η3_13(δΗ 1.87)和 02(δ。162·1)、03(δ。101·7)、Ο4(δ。105.8)和 012(δ。166·9)，Η_4(δΗ 6.19)和02(δ。162.1)、C_3(Sc l〇1.7)、C_5(Sc 156.5)，以及 (⑶2Η，δΗ 1 〇 · 04)和C-2 (δ。162 · 1)的HMBC相關（圖-3)證實化合物中存在3-甲基-2-羧基呋 喃結構。進一步從Η_4(δΗ 6.19)和C-6(Sc 113.1)的HMBC相關證實有苯環取代在呋喃環的C- 5位。其它取代基的位置，另1個甲基取代在C-11位可通過Η3-14(δΗ 2.40)和C-6(Sc 113.1)、 C-10(Sc 108.1)和C-110c 136.7)的腿8(：相關確認；甲氧基取代在(：-7可由甲氧基氫011 3.81)和C-7 (δ。160.5)的HMBC相關確定;酸羥基取代在C-9位可由酸羥基氫(δΗ 10.60)和0 8(3。1〇〇.6)、(：-90。155.2)和(：-1〇0。1〇8.1)的!^?(：相關得到證實。至此化合物1的結構 得到確定，并命名為2-羧基-5-(4-羥基-2-甲氧基-6-甲基苯基)-3-甲基-呋喃。
[0018]對該化合物進行了抗菌活性篩選，其對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、埃希菌、枯草 桿菌、變形桿菌等具有顯著的活性。
[0019]該化合物應用到卷煙接裝紙中，和對照相比較，添加過本化合物的接裝紙檢測細 菌總數、大腸菌群、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、溶血性鏈球菌、真菌總數顯著減少;對大腸 桿菌(ATCC25922)、金黃色葡萄球菌(ATCC6538)的抑菌率全部達到90%以上，能夠降低或消 除卷煙接裝紙及在貯存過程中細菌滋生和繁殖的可能性，另外，在卷煙吸食、傳遞過程中， 該抗菌作用也能夠對卷煙煙支上的接裝紙被污染的微生物起到抑制作用。
[0020] 本發明的有益效果：
[0021] 1、本發明的2-羧基呋喃類化合物是首次被分離，結構新穎。至今尚未見到相關報 道。
[0022] 2、本發明的2-羧基呋喃類化合物原料易得，提取方法簡單;所獲得的本發明化合 物純度高，后續的工業化生產容易實現。
[0023] 3、本發明的2-羧基呋喃類化合物分子結構也相對簡單，容易實現人工合成。
[0024] 4、本發明的2-羧基呋喃類化合物對人和其他動物無毒，使用安全，且具有良好的 抗菌活性，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等的抑菌率全部達到90%以上。卷煙接裝紙直接和 口腔接觸，把該2-羧基呋喃類化合物用在卷煙接裝紙中，能夠對卷煙接裝紙被污染的微生 物起到抑制作用，有效提高了卷煙在吸食、傳遞過程中的衛生和安全性。其顯著的抗菌活性 是本領域技術人員事前所不能預料到的。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明2-羧基呋喃類化合物的核磁共振碳譜；
[0026] 圖2為本發明2-羧基呋喃類化合物的核磁共振氫譜；
[0027] 圖3為本發明2-羧基呋喃類化合物的主要HMBC相關；
[0028] 圖4為本發明2-羧基呋喃類化合物的結構式。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不以任何方式對本發明 加以限制，基于本發明教導所作的任何變換或改進，均落入本發明的保護范圍。
[0030] 實施例1
[0031] 制備2-羧基呋喃類化合物，包括煙草浸膏提取、硅膠柱層析、高壓液相色譜分離以 及進一步分離純化等，具體采用以下步驟：
[0032] 1、煙草浸膏提取：取煙葉粉碎，用高濃度甲醇(wt % : 95 % )或高濃度乙醇(wt % : 95% )或高濃度丙酮(wt% :70%)為提取溶劑，提取溶劑:煙草(重量比）= 3:5,浸泡54h，提 取4次，合并提取液、過濾濃縮成浸膏。
[0033] 2、硅膠柱層析:煙草浸膏用其重量2.5倍量的純甲醇或純乙醇或純丙酮溶解后，用 其重量1.2倍的80~100目硅膠拌樣，再用重量3倍量的250目硅膠干法裝柱進行硅膠柱層 析；以體積配比為（1:0、20:1、9:1、8:2、7:3、6:4、1:1和1:2)的氯仿-丙酮溶液進行梯度洗 脫，合并相同的部分，收集各部分洗脫液并濃縮。
[0034] 3、高壓液相色譜分離:柱層析氯仿-丙酮溶液洗脫液的1:1部分進一步用高壓液相 色譜分離純化即得所述的2-羧基呋喃類化合物，高壓液相色譜分離純化是采用21.2mmX 250mm，5μπι的C 18色譜柱，流速為20mL/min，流動相為30 %的甲醇，紫外檢測器檢測波長為 305nm，每次進樣200yL，收集18.6min的色譜峰，多次累加后蒸干。
[0035] 4、高壓液相色譜法分離純化后的物質，再次用純甲醇溶解，再以純甲醇為流動相， 用凝膠柱層析分離，以進一步分離純化。
[0036] 本發明所用煙葉原料不受地區和品種限制，均可以實現本發明，下面以來源于云 南中煙工業有限責任公司不同產地的煙葉原料，對本發明做進一步說明：
[0037] 實施例2
[0038] 煙草樣品來源于云南玉溪，品種為玉溪K326。將煙草取樣2.0kg