ALCALOIDES DES ECORCES DE TIGES DE STRYCHNOS DINKLAGEI SYLVIE MICHEL,F R A N ~ O TILLEQUIN IS et MICHELKOCH
Laboratoire de Pharmacognosie, Facultt des Sciences Phurmaceutiques et Biologiques de 1’ Unioersitt Rent Descartes 4 , avenue de I’Observatoire, F.-75006 P A R I S (France) LAURENT AKE ASSI
Centre ,Vatatioml de Floristique, B . P . @2B--ABIDJAN
(CBte d’lvoire)
-4BSTRACT.-Ten alkaloids have been isolated from the stem barks of Strychnos dinklagei. Six of them are known compounds, two monoterpene alkaloids: gentianine (3) and venoterpine (4), and four pyrido 4, 3bl carbazoles: ellipticine (l),Nb-OXy-ellip ticine ( 5 ) , 3,14dihydroellipticine ( 6 ) and 3,14,4,21-tetrahydroellipticine(7). The four other alkaloids are new natural ellipticine derivatives: 17-oxoellipticine (2), 10hydroxyellipticine (8), Nb-oxy 17-oxoellipticine ( 9 ) and 18-hydroxyellipticine (10). Their structures have been established by spectral analysis and chemical correlations. I n addition three neutral products have been isolated and identified: methyl syringate (12),lirioresinol -4 (13) and lirioresinol B (14).
Le Strychnos dinklagei Gilg (LoganiacCes)est une liane assez largement ripandue en Afrique tropicale, notamment en CBte d’Ivoire. Nous avons prCcCdemment isolC l’alcaloide majeur des Ccorces de tige de cette esp&ce,l’ellipticine (1) (1) et 1’0x0-17 ellipticine (2) (2). L’isolement et l’identification des autres alcaloides de ces Ccorces font l’objet de la prCsente publication.
R~SULTATS Les Ccorces de tige de Strychnos dinklagei renferment 0,3% d’alcaloides totaux. Apr&s chromatographies successives, dix alcaloides ont Ct6 isolCs. L’examen de leurs spectres uv permet de les diviser en deux groupes : alcaloides monoterpCniques (3) et dCrivCs du pyrido [4,3b] carbazole (4). Les deux alcaloides monoterpCniques ont CtC identifiCs par leurs constantes physiques et leurs caractkristiques spectrales B la gentianine (3) (5) et B la venoterpine (4) (6, 7). Quatre alcaloides dCriv6s du pyrido [4,3b] carbazole ont CtC identifibs B des produits connus: ellipticine (1) (8, 9, 10)’ Sb-oxy ellipticine ( 5 ) (9, 11)’ dihydro3’14 ellipticine’ (6) (9, 14, 15, 16)’ tetrahydro-3,14,4,21 ellipticine (7) (9). Les quatre autres alcaloides n’ont pas encore CtC rencontrks 2~1’Ctat naturel. La dktermination de structure du premier d’entre eux, 1’0x0-17 ellipticine (2) a fait l’objet d’une communication prCliminaire (2). Cette identification avait Ctb confirmke par oxydation rCgiospCcifique de l’ellipticine (1) conduisant B 1’0x0-17 ellipticine (2). Inversement, la rgduction de 1’0x0-17 ellipticine 2 selon la technique de Wolf-Kischner modifiCe (17) conduit quantitativement B l’ellipticine (1). Le second cristallise d’un m6lange chloroforme mCthanol en prismes jauneo Son spectre de masse prCsente un ion orangC, F>300”, [ a ] 2 0 ~ = O(CHCl,). =262 permettant de lui assigner la formule brute C1TH1ANZO et molCculaire 1l+ seulement trois importants ions de fragmentation B m/z=261 (11-1)’ 247 (XI-15) et 245 (31-17). Les deux premiers caracthisent la sCrie ellipticine, le troisi&me peut &re attribuC B la perte de OH. Le spectre ir prksente des vibrations caractdristiques des groupements OH et XH. Le spectre de rmn du lH se distingue de celui de l’ellipticine par une modification des signaux attribuables au systeme benzenique. A 6’95 ppm un doublet dCdoublC ( J = 8 Hz, J’ = 1 Hz) est attribuable au H11. A 7,31 ppm, un doublet ( J = 8 Hz) caractkrise le H12. A 7,71 ppm, apparait le signal de H9 sous forme d’un doublet ( J = 1 Hz). Enfin, B 9,06 ppm, un singulet echangeable contre DzO indique la prdsence d’un hydroxyle phbnolique. ‘La numerotation des ellipticines adoptee ici est de type biogCnCtique selon ref. (12, 13). 489
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8
R1
: Rz : CH3
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R3: OH
CH3
C H3
L’ensemble de ces donn&s permet d’attribuer B cet alcaloide m e structure d’hydroxy-10 ellipticine 8. Cette identification est confirm& par comparaison directe avec un Cchantillon authentique d’hydroxy-10 ellipticine de synth&se (18). Le troisibme alcaloide, is016 en tr&sfaible quantit6, n’a pu encore &re obtenu B 1’Ctat cristallisk. Son spectre de masse pr6sente un ion mol6culaire h9+=276 dont l’analyse B haute r6solution permet de lui assigner la formule brute C17H12N202. Ce spectre pr6sente par ailleurs d’importants ions de fragmentation. A m/z=260, un ion de formule brute C17H12N20 correspondant A la perte d’un oxyghne est en faveur de la prCsence d’un groupement N-oxyde (19, 20, 21). A m/z=232 et 231, apparaissent deux ions qui r6vi.lent la perte de CO et de CHO et indiquent la prhence d’une fonction aldihydique. L’examen du spectre de rmn du ‘H permet de pr6ciser la position en 17 du groupement aldghydique. En effet, dans la r6gion des protons aliphatiques, apparait un s e d singulet de trois protons B 3’28 ppm attribuable au m6thyle 18 (18) tandis que le proton aldChydique r6sonne sous forme d’un singulet A 10,90 ppm. L’ensemble de ces donn6es conduit A, attribuer A cet alcaloide une structure de Nb-oxy-oxo-17 ellipticine (9). Cette identification est confirm6e par corr6lations chimiques. La Nb-oxy-oxo-17 ellipticine (9) trait6e par la limaille de fer en milieu acide conduit B 1’0x0-17 ellipticine (2). La xboxyellipticine (5)’ oxyd6e par le r6actif de Jones fournit la Nb-oxy-oxo-17 ellipticine (9) identique au produit naturel. Le dernier alcaloide, is016 en t r b faible quantitC, n’a pu encore Ctre obtenu A 1’Ctat cristallis6. Son spectre de masse pr6sente un ion mol6culaire M+=262 dont l’analyse B haute r6solution permet de lui assigner la formule brute C17H14r\T~O. Deux ions de fragmentation B m/z=245 (C17H13K2) et 244 (c17Hl?N?) correspon-
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4 -
3 COOCH,
I
OH
12
13 dent B la perte d’OH et d’HzO et indiquent la prCsence d’une fonction alcool. Le spectre de rmn du ‘H, tr&svoisin de celui de l’ellipticine (l),s’en distingue d’une part par la disparition du signal attribuable au mCthyle 18, d’autre part, par l’apparition d’un singulet de deux protons A 5’48 ppm et d’un signal Clargi d’un proton &changeable contre DzO B 5’44 ppm. Ces ClCments conduisent B attribuer B cet alcaloide une structure d’hydroxy-18 ellipticine (10). La prQence de la fonction alcool est confirm& par l’acCtylation de l’alcaloide qui conduit B un dCrivC monoacCtylC (11) prbentant sur son spectre de masse un ion molCculaire M+=304 et des ions de fragmentation caractCristiques A m/z=261 et 245. Au cours de l’extraction des alcaloides, trois produits neutres ont CtC e n t r a h h . 11s ont pu &re isol6s et identifiCs par leurs caractCristiques physiques et spectrales B un ester d’acide phCnol, le syringate de mCthyle 12 (22) et B deux lignanes: le lirior6sinol A (13) (23, 24, 25) et le IiriorQinol B (14) (23, 24, 25, 26). DISCUSSION La prhence, dans les Ccorces de tiges de Strychnos dinklagei, d’alcaloides
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monoterpkniques et de lignanes n’est pas surprenante. En effet, le bakankoside (27, 28) et le cantleyine (23) d’une part, et le IiriorCsinol B (30) d’autre part, ont dCjii ktC isolCs d’autres Strychnos. En revanche, la prCsencs d’alcaloides du groupe de l’ellipticine est tout ii fait remarquable et rev& un grand intCr&tchimiotaxonomique. En effet, tous les alcaloides pr6cCdemment isolCs de Strychnos constituent un groupe trbs homogsne, issu biog6nCtiquement de la corynanthgine et (ou) de l’akuammicine, B une exception prbs: la (+)-tubotaiwine (31). Cependant, si l’on se rkfbre B l’hypothbse biogCnCtique de Potier et Janot (13)’ les alcaloides du type ellipticine sont reliCs aux prCcCdents mais r6sultent d’une biogen&seplus complexe, reflet d’une plus grande Cvolution. Le Strychnos dinklagei se distingue donc nettement des autres espbces par rapport auxquelles il apparaftrait plus Cvoluk. Par ailleurs, la prCsence chez un Strychnos (Loganiackes) d’alcaloides du groupe de l’ellipticine rCvble une parent6 chimique avec la sous-tribu des Ochrosiinkes (ApocynacCes) dont certaines espsces (genre Seisasperma) ne renferment que des alcaloides du type corynane, tandis que d’autres (genre Ochrasia) renferment en plus des alcaloides de type ellipticine (32, 33). Cependant, le Strychnos dinklagei se distingue nettement des Ochrosia par la prksence d’hydroxy-10 ellipticine et l’absence de mCt hoxy-10 ellipticine. I1 se caractkrise Cgalement et surtout par la prCsence d’un nouveau type de dCrivCs de l’ellipticine, fonctionnalisks au niveau des groupements mkthyle. PARTIE E X P a R I h IENTALE EN ATE RIEL \EGETAL.-Le matCriel vCgCtal utili& se compose de deux lots d’Ccorces de tiges rCcoltCs sur le rocher de BrafouCdi (C6te d’Ivoire) par la mission Boiiquet (O.R.S.T.O.M., 1962) (Leeuwenberg n”3706) et par l’un d’entre nous (L.A.A.) (1979, n”14790). EXTRACTION ET ISOLEMENT DES ALCALOIDES.-L~~ Ccorces de tiges sCchCes de Strychnos dinkkzgei (2,5 kg) reduites en poudre fine sont humectkes par la moitiC de leur masse d’ammoniaque B puis 1ixiviCes par le dichloromethane (5 x 5 litres). La solution extractive obtenue est Cpuisee par l’acide chlorhydrique N jusqu’a rCaction de Valser-Mayer negative. Les solutions aqueuses acides sont rCunies, alcalinisees par l’ammoniaque, puis extraites par le dichloromethane (5 x 2 litres). La solution organique obtenue, lavCe B l’eau, sCchCe sur NazS04 anhydre et distillee sous pression rCduite jusqu’h siccitC, fournit un rCsidu alcaloidique pesant 5 4 g (Rdt =0,22cj). Le marc provenant de l’extraction prCcCdente est sCchC puis lixivic par le mCthanol (3 x 5 litres). La solution mkthanolique est concentrbe au demi puis additionnbe d’un volume Cgal d’acide chlorhydrique N. Elle est ensuite filtrCe, puis distillCe sous pression reduite jusqu’8 elimination complete du mCthano1. La solution aqueuse ainsi obtenue est alcalinisCe et les alcaloides extraits par le dichloromethane (3 x 2 litres). La solution organique est lavCe B l’eau, sCchCe sur S a 2 S 0 4anhydre et distillCe sous pression rCduite jusqu’B siccitC. La chromatographie sur couche mince du rCsidu obtenu r6vele la prdsence de produits neutres accompagnsnt les alcaloides. Une nouvelle purification des alcaloides sous forme de chlorhydrates puis de bases permet de &parer 2,2 g (0,097c) d’alcaloides et 4,0 g (O,lGYo) de produits neutres. Le rendement global en alcaloides totaux est donc de 0,317G. Les differents alcaloides et produits neutres sont ensuite isolCs par chromatographies suecessives s u r colonnes de silice. Les donnCes spectrales des composCs 1, 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7,8,11,12et 13 sont conformes B celles prCcCdemment dCcrites. Les composes 1, 3 et 8 ont de plus CtC comparCs B des Cchantillons de rCfCrence.
I~ESCRIFTION DES PKODCITS ~ o c v ~ a u x . * - L e salcaloides nouveaux 9 et 10 ont CtC obtenus en tr$s faibles quantitks, homogenes en ccm, ils n‘ont pu &re cristallisCs; leurs spectres uv ont donc seulement CtC enregistrks qualitativement. Oxo-17 ellipticine ( 2 ) . 11Ccrite prCcCdemment, voir rCfCrence (2). Hydroxy-10 ellipticine (8). Cristallise d’un mClange chloroforme-mkthanol en prismes oranges, f>300: CL7H14KzO; sm: m l r (%): 262 (hl’) (loo), 261(33), 247(21), 245(G); uv: X max nm (loge) (EtOH):245(4,07), 277(4,28), 294(4,35), 310(Cp.) (4,12), 338(3,53), 352(3,26), 400(3,19); (EtOH+HCl): 225(3,85), 245(4,03), 263(4,04), 278(4,01),,31i(4,36),356(3,37), 366(3,46); (EtOH f K O H ) : 260(4,23), 272(Cp.)(4,17), 298(4,19), 311(4,27); ir (KBr): Y max crn-l:3400, 3100, 1610, 1490, 1420, 1230, 11150, 1W, 830; rmn 1H: conforme aux donn6es publiCes (18). IVt,-oxy oxo-17 ellipticine ( 9 ) : CliH12S202; sm: m l r (%): 27G(?vl+)(10) (C17H12N202, hr: calc. 276, 0899; t r : 276, 0891), 261(22), 2GO(100) (CliH12N20, hr: calc. 260, 0949; t r : 260, 0937) 232(30), 231(36) (C16H11N2, hr: calc. 231, 0922, t r : 231, 0916): uv: X max nm (EtOH): 213, 233(6p.), 287 (Cp.), 2 9 G , 323(6p.), 354; (EtOH+HCl): 213, 237(6p.), 257(6p.), 298, 310, 354; rmn lH (270PrlHz, CI1Cl3, TMS) 6: 11,17 (lH, d, 6changeable contre 1 1 2 0 , N-HI), 10.98 ( l H , s, CHO-(lG), 9,28 - ____ ‘Les spectres ont et6 enregist& sur les appareils suivants: uv Unicam sp 800; ir Beckman 4250; sm vg Micromass 70 el’: rmn Bruker wh 2iO.
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CORRELATIOZS CHIMIQUES
R~DCCTIOK DE L’OXO-17
(2) EN ELLIFTICINE (1).-Une solution de 7 mg d’oxo-17 ellipticine (2) d a m 2 ml de diCthylineglyco1, est additionnee de 150 mg de KOH puis de 0,l ml d’hydrate d’hydrazine. Le milieu rbactionnel est chauffC B reflux pendant une heure. Apris refroidissement, il est dilue B l’eau puis extrait par 1’Cther Cthylique. La phase CthCrCe, lavCe B l’eau, sCchCe sur Na2SO4anhydre e t CvaporCe sous pression rCduite fournit un r h i d u cristallin constituC de 6 mg d‘ellipticine (1) (ccm, uv, sm). ELLIPTICINE
R S D u c r r o s DE LA ~ b - O X y - o X & f 7 ELLIPTICISE (9) EN OXO-17ELLIPTICINE (2).-Une solution de 5 mg de Nb-oxy-oxo-17 ellipticine (9) dam un melange de 0,l ml d’AcOH et de 0,l ml d’H20, est additionnee de 10 mg de limaille de fer. Le milieu rkactionnel est maintenu 96 heures B la tempCrature du laboratoire, puis diluC par 2 ml d’eau et addition& de 20 mg d’acide citrique. Apres alcalinisation par l’ammoniaque, le milieu est extrait par CHC13. La phase chloroformique, lavCe B I’eau, sCchQ sur xazSO4 anhydre et CvaporCe sous pression rCduite fournit un residu constituC de 4 mg d’oxc-17 ellipticine (2) (ccm, uv, sm).
OXYDATION DE LA Nb-OXY ELLIPIICINE (5) E X Nb-OXY-OX(Ff 7 ELLIFTICIXE (9).-Une suspension de 10 mg de Nb-oxy-ellipticine (5) dans 1 ml d’acdtone est additionnCe de 0,2 ml de rCsctif de Jones (Cr03, H2S04,Me?CO) selon (34). Le milieu rkactionnel est maintenu 72 heures B la tempCrature du laboratoire puis CvaporC sms pression rCduite jusqu’B Climination de 1’acCtone. Apr& dilution par 20 ml d’H20, le milieu est alcalinisd par l’ammoniaque puis extrait par CHC13. La phase chloroformique, lavCe B l’eau, sCchCe sur NatS04 anhydre et Cvaporee sous pression rCduite fournit un rCsidu constituC de 6 mg de Nt,-oxy-oxc-17 ellipticine (9) (ccm, uv, sm). A C ~ T Y L ~ T I O NDE L’HYDROXY-18 ELLIPTICINE (10).-Une solution de 5 mg d’hydroxy-18 ellipticine (10) dans 0,25 ml de pyridine est additionnCe de 0,25 ml d’.kc~O. Le milieu rCactionnel est maintenu 48 heures B la tempCrature du laboratoire et B l’obscuritC, puis noyC dans 20 ml d‘eau g l a d e , alcalinise par la soude e t extrait par CHC18. La phase chloroformique, lavCe B l’eau, sCchCe sur Na2S04anhydre et CvaporCe sous pression rCduite fournit un rCsidu constituC de 5 mg d’acCtoxy-18 ellipticine (11): sm: m / z (IC): 394 (M+)(8), 289(15), 261(19), 246(100), 245(57), 231(53).
REhfERCIEMENTS Nous exprimons nos remerciements au Service de rmn d- 1’UniversitC RenC Descartes ( F f e s s e u r B. P . Roques), en particulier B MM. J. Belleney, A. Delbarre e t B. Gaugain pour 1 enregistrement des spectres B 270 MHz. Xous sommes redevables du tCmoin authentique d’hydroxy-10 ellipticine synthktique au Professeur J. B. Le Pecq (Institut Gustave Roussy, Yillejuif, France). Receieled 13 January 198t.
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