氏   名
アザド アブルカラム
Azaad,AbulKalam
本籍(国籍)
バンクラデッシュ
学位の種類
博士(農学)
学位記番号
連研 第179号
学位授与年月日
平成13年3月23日
学位授与の要件
学位規則第4条第1項該当
専  攻
生物資源科学専攻
学位論文題目
CHEMICAL INVESTIGATION OF BENGAL CATECHU HEARTWOOD EXTRACTIVES
(ベンガル・カテチュ心材抽出物の化学的研究)
論文の内容の要旨

 Bengal catechu (Acacia catechu) is available in some part of Bangladesh. Aqueous extractives of the red heartwood of this tree has been used for chewing purpose from the ancient time as a spice in betel leaves and for dyeing. The major chemical constituent of this extractive is called as 'catechu' but it has not been investigated phytochemically. The isolation of major polyphenolic compound and a new polyphenolic compound in MeOH extractives of the heartwood by chromatographic process and its spectroscopic analyses have been studied.

 Heartwood of Bengal catechu was harvested in February, 1997 at Rajshahi, Bangladesh and transported to Japan. The wood (790 g) was extracted with MeOH (X3). The solution was evaporated to dryness to give a brown solid (68.22 g). A part of the extractives (15 g) was partitioned between EtOAc and H20 (x7). The EtOAc layer was concentrated in vacua to afford a deep brown residue (12.24 g). The residue was separated to 7 fractions by run through Sephadex LH-20 column eluted with EtOH (99%).
The fifth fraction (4.73 g) was further separated on a polyamide column using 2-PrOH:H2O(5:1, v/v) as the eluent yielding a light brown crystalline residue (1.029 g). Recrystallization from hot H20 afforded compound (1) as a crystalline form (288 mg). It was 0.3% on the basis of the wood. The mother liquor was further chromatographed on polyamide column using benzene:EtOAc (7:5, v/v) as the eluent and the fractions containing compound (2) were collected. The fractions were purified with prep arative TLC using developing solvent [A] to afford compound (2) as amorphous solid. It was 0.005%, on the basis of the heartwood.

Ⅰ. Compound (1) :

 All the physical properties and spectroscopic analyses of compound (1) were similar with the properties of (+)-catechin.

Ⅱ. Compound (2) :

    TLC [A]:Rf0.69.  [α]D31.3 +7.9[MeOH; c=1.4 mg/ml].
 UV λ MeOHmax nm (ν): 289 (10250). FTIR ν KBr max cm-l:3433(br), 2922,2852, 2295, 1637, 1552 .GC of compound 2-TMS derivative, tR 18.29 min El-MS m/z(70eV) (relative intensity): 664 [M+](36), 649(53), 635(12), 592(7), 577(7), 561(6), 368(100), 297(11), 281(10), 267(31), 249(17), 207(6), 191(23), 179(34), 147(30), 133(15).lH-NMR (400 MHz, CD3OD) PPM : 1.40 -1.52 (1H, m, 8-H α), 1.54 -1.62 (1H, m, 8-H β), 2.14 - 2.19 (1H, m, 9-H α), 3.12 - 3.23 (1H, m, 9-H β), 4.49 (1H, d, J3,2 = 11.7 Hz, 3-H), 4.90 (1H, d, J2,3 = 11.7 Hz, 2-H), 5.87 (1H, d, J6,4 = 1.96 Hz, 6-H), 5.91 (1H, d, J4,6 = 1.96 Hz, 4-H), 6.79 (1H, d, J5',6' = 8.30 Hz, 5'-H), 6.84 (1H, dd, J6',5' = 8.30 Hz & J6',2' = 1.96 Hz, 6'-H), 6.95 (1H, d, J2',6' = 1.96 Hz, 2'-H). 13C-NMR (100 MHz, CD3OD) PPM : 85.92 ( C-2 ), 74.47 (C-3), 169.50 ( C-3a ), 97.08( C-4 ), 166.09 ( C-5), 98.12 ( C-6 ), 165.31 (C-7 ), 102.65 ( C-7a ), 30.91 ( C-8 ), 40.97 ( C-9), 130.67 ( C-l'), 116.70 (C-2'), 147.93 (C-3'), 147.11 (C-4'), 116.90 (C-3'), 121.69 (C-6').

 The trimethylsilyl ether (TMS) derivative of compound (2) indicated a single peak having [M+] at m/z 664 in GC-MS investigation. Estimation of counts of H, C and OH group by 1H-NMR and 13C-NMR as well as trimethylsilylation lead the molecular formula Cl6H11O(OH)5. The compound was polyphenolic because of its UV absorption spectrum at λmax 289 nm and red color reaction by diazotized sulphanilic acid. The 13C-NMR spectrum of compound (2) indicated the presence of twelve aromatic carbons and the 1H-NMR spectrum also indicated five aromatic protons in the molecule. Two aromatic protons which appeared as meta-coupled doublets in A-ring δ 5.87 (1H, d, J2,6=1.96 Hz, assigned as H-2); δ 5.91 (1H, d, J6,2=1.96 Hz, H-6) and both of them were suggested as to be on linking with methine carbons from DEPT. The 1H-NMR spectrum also showed the presence of other three aromatic protons at δ 6.79 (1H, d, J5',6'=8.30 Hz, assigned as H-5'), δ 6.84 (1H, dd, J6',2'=1.96 and J6',5'=8.30 Hz, H-6') and d 6.95 (1H, d, J2',6'=1.96 Hz,H-2') and those were also on the methine carbons from DEPT. Since splitting pattern of these aromatic protons were resembled with those of (+)-catechin, those were similarly assigned as protons in ring A and B in compound (2). The two doublets appeared at δ 4.90 (1H, d, J =11.7 Hz) and δ 4.49 (1H, d, J =11.7 Hz) were originated from two protons coupled with each other. Integration of 1H-NMR signals suggested that they have one proton each. They were also bounded with the methine carbons from DEPT. The large J value suggests that the vicinal protons are in trans position. The two distinct bands at 2922 and 2852 cm-l in FTIR suggested methylene groups are in the compound. Presence of two methylene groups was also indicated in DEPT. The four multiplets at δ (1.40-1.52, 1.54-1.62, 2. 14-2. 19 and 3. 12-3.23) were due to the coupling with each other of this four protons. It is also supported by 1H-1H COSY. Integration of the signals in 1H-NMR analyses has shown that they are corresponding to one proton respectively. The assignment of the carbon signals were also confirmed by DEPT and 1H-13C HMQC analyses. Significant long-range coupling was observed in the HMBC spectrum and 1H-1H COSY experimental data.

 All these indicate the compound (2) may have a seven membered heterocyclic l'ing corresponding to 5,7-dihydroxy,2-(3',4'-dihydroxybenzyl)-homoisoflavan-3-ol. Although limited amount of the compound (2) failed to elucidate its structure completely, it may have the structure corresponding to (+)-homo-iso-catechin.

Ⅲ. Compound 3 :

 It was found in GC-MS analysis of TMS-derivative of compound (2) at tR 17.233 min in trace amount. EI-MS m/z (70eV) (relative intensity): 664[M:+](7), 649(7), 368(73), 297(2), 281(2), 267(5), 249(3), 207(3), 179(6), 133(3), 73(100).  From GC-MS data, it also showed the similar Mw 664 and mass fragmentation pattern to compound (2). On that basis, the compound (3) seems to be an stereoisomer of compound (2)

Ⅳ. Others :

 Three other compounds have been separated which were thin layer chromatographically pure. Spectroscopic analyses indicate, two of them were possibly methyl ester of stearic acid and palmitic acid respectively. Another one may have some sinularity with flavanols.

 It may be conduded that the majority of heartwood extractives of Acacia catechu was consisted of (+)-catechin polymers though the oligomeric proanthocyanidins 'were not detected. It was supported by the fact that (+)-catechin was isolated as Inajor phenols. Compound (2) also assumed to be related to (+)-catechin though its biosynthesis is unknown. Biological activities such as medicinal and industrial etc. of those phenols will be interesting but it remains for the future works.

(和訳)

 ベンガルカテチュ(Acaciacatechu)はバンクラデッシュのいくつかの地域で利用されている。この樹木の赤い心材の水抽出物は、昔からベテルの葉のスパイスとしてチュウインク食物や染料に用いられてきた。この抽出物の主要な化学構成成分は、'カテチュ'と呼ばれるが、植物化学的検索は、まだ行われていない。心材のメタノール抽出物中の主要なポリフェノール性化合物と新しいポリフェノール性化合物のクロマトグラフィーによる単離とそのスペクトル的分析が研究された。

 ベンガルカテチュの心材は1997年2月にバンクラデッシュのラジャヒで採取され、日本に送られた。木材(790 g) はメタノール(X3)で抽出された。溶液は蒸発乾涸されると褐色の残留物(68.22g)を生じた。抽出物の一部(15g)は酢酸エチルと水(x7)の間で分配抽出された。酢酸エチル層は減圧下に濃縮され濃褐色の残留物(12.24g)を与えた。残留物はセファテックスLH-20カラムにおいて99%エタノールで溶出し7つの画分に分離した。第5画分(4.73g)は2一プロパノール:水(5:1)を用いポリアミドカラムでさらに分離し、明るい褐色の結晶性の残留物(1,029g)を得た。熱水から再結晶し結晶形で化合物(1)288mgを得た。母液はさらに、ベンゼン:酢酸エチル(7:5,v/v)を溶出溶剤に用いるポリアミドカラムでクロマト分離し化合物(2)を含む画分を集めた。これらの画分は展開剤[A]を用いる調製的薄層クロマトグラフで精製し、化合物(2)を無定形固体として得た。それは心材当たりO.005%であった。

Ⅰ.化合物(1)

 化合物(1)の全ての物理的性状、スペクトル的分析は(+)-カテチンの性状と類似していた。

Ⅱ.化合物(2)

TLC [A]:Rf0.69.  [α]D31.3 +7.9[MeOH; c=1.4 mg/ml].
 UV λ MeOH max nm(ν): 289 (10250). FTIR ν KBr max cm-l:3433(br), 2922,2852, 2295, 1637, 1552 .GC of compound 2-TMS derivative, tR 18.29 min El-MS m/z(70eV) (relative intensity): 664 [M+](36), 649(53), 635(12), 592(7), 577(7), 561(6), 368(100), 297(11), 281(10), 267(31), 249(17), 207(6), 191(23), 179(34), 147(30), 133(15).lH-NMR (400 MHz, CD3OD) PPM : 1.40 -1.52 (1H, m, 8-H α), 1.54 -1.62 (1H, m, 8-H β), 2.14 - 2.19 (1H, m, 9-H α), 3.12 - 3.23 (1H, m, 9-H β), 4.49 (1H, d, J3,2 = 11.7 Hz, 3-H), 4.90 (1H, d, J2,3 = 11.7 Hz, 2-H), 5.87 (1H, d, J6,4 = 1.96 Hz, 6-H), 5.91 (1H, d, J4,6 = 1.96 Hz, 4-H), 6.79 (1H, d, J5',6' = 8.30 Hz, 5'-H), 6.84 (1H, dd, J6',5' = 8.30 Hz & J6',2' = 1.96 Hz, 6'-H), 6.95 (1H, d, J2',6' = 1.96 Hz, 2'-H). 13C-NMR (100 MHz, CD3OD) PPM : 85.92 ( C-2 ), 74.47 (C-3), 169.50 ( C-3a ), 97.08( C-4 ), 166.09 ( C-5), 98.12 ( C-6 ), 165.31 (C-7 ), 102.65 ( C-7a ), 30.91 ( C-8 ), 40.97 ( C-9), 130.67 ( C-l'), 116.70 (C-2'), 147.93 (C-3'), 147.11 (C-4'), 116.90 (C-3'), 121.69 (C-6').

 化合物(2)のトリメチルシリルエーテル(TMS)誘導体はGC-MS検索で[M+] at m/z 664の単一ピークを示した。13C-NMR およびトリメチルシリル化による H、C、およびOH基の数の推定は、分子組成がCl6H11O(OH)5であることを導いた。化合物は、UV吸収が λmax 289 nm 、ジアゾ化スルフアニール酸で赤い呈色反応を示すのでポリフェノール性であった。化合物(2)の13C-NMR スペクトルは、分子中に12個の芳香族炭素の存在を示し、1H-NMRスペクトルは5個の芳香族プロトンの存在を示した。2個の芳香族プロトンはメタ結合のダブレットとしてA環中に[ δ 5.91 (1H, d, J6,2=1.96 Hz, H-2に帰属); δ 5.91 (lH, d, J6,2=1.96 Hz, H-6) に帰属) ]現れ、それらはメチン炭素上にあることがDEPTで示唆された。1H-NMRスペクトルはまた、その他の3個の芳香族プロトンは δ 6.79 (1H, d, J5',6'=8.30 Hz,H-5']に帰属]、δ 6.84 (1H, dd, J6',2'=1.96Hz,及びJ6',5'=8.30 Hz,H-6'に帰属]および δ 6.95 [1H,d,J2',6'=1.96Hz,H-2'に帰属]に存在し、DEPTは、それらがメチン炭素と結合していることを示した。これらの芳香族炭素の開裂パターンは(+)カテチンとよく似ていたので、同じように化合物(2)のA環、B環のプロトンとして帰属された。δ 4.90(1H,d,J=11.7Hz)および δ 4.49(1H,d,J=11.7Hz)に現れる2個のダブレットは、お互いに結合した2個のプロトンに由来する。1H-NMRシグナルの積分値は、それらがそれぞれ1個のプロトンであることを示唆した。また、DEPTから、それらはメチン炭素と結合していた。大きなJ値はvicinal(隣接位)のプロトンはtrans(トランス)位にあることを示唆する。FTIRにおける2922と2852cm-1の2個の顕著な吸収帯は、メチレン基の存在を示唆する。δ 1.40~1.52,1.54~1.62,2.14~2.19および3. 12~3.23における4個のマルチプレットは、この4個のプロトンのお互いの結合に基づいている。それは1H-1H COSYによっても支持される。1H-NMR分析におけるシグナルの積分値は、それぞれが一個のプロトンに相当することを示した。炭素シグナルの帰属はまた、DEPTおよび1H-13C HMQC分析によっても確証された。HMBCスペクトルおよび1H-1H COSY 実験データにおいては、著しいロングレンジ・カップリング(long range coupling)が観測された。

 これらのことは全て、化合物(2)が5,7-dihydroxy,2-(3',4'-dihydroxyphenyl)-homoisoflavan-3-o1構造に相当するヘテロ7員環を持つことを示している。化合物の量が限られているために、構造の完全解明は出来なかったが、従って、化合物(2)は(+)―ホモ・イソ・カテチン相当構造を持つであろう。

Ⅲ.化合物(3)

 化合物(3)は、化合物(2)のTMS誘導体のGC-MS分析において微量、保持時間(tR)17,233minに見いだされた。GC-MSデータからcompound(2)とMW664およびマスフラグメント・パターンは類似していた。この結果に基づき、化合物(3)は化合物(2)の立体異性体の一つと思われる。

Ⅳ.その他

 TLC上、単一な3個の化合物が分離された。スペクトル分析は、その内2個は、ステアリン酸及びパルミチン酸のメチルエステルにそれぞれ相当することを示し、他の1個はブラバノール類と類似していた。

 結論として、カテチンのオリゴマーは見い出されなかったが、アカシアカテチュ心材抽出物の大部分は(+)カテチンの重合体から構成されていると結論されるだろう。このことは(+)カテチンが主要フェノール成分として単離された事実によって支持される。化合物(2)も、その生合成は未知ではあるが、また、(+)カテチンに関連していると想定される。これらのフェノール類の医薬的、工業的などの生物活性は興味が持たれるが、それは将来の課題である。