Korean Journal of Pharmacognosy (생약학회지)

The Korean Society of Pharmacognosy (한국생약학회)
권호 표지

Phytochemical Study of Adenophora stricta Roots

당잔대(Adenophora stricta) 뿌리의 성분연구

  • Rho, Taewoong (College of Pharmacy, The Catholic University of Korea) ;
  • Yoon, Kee Dong (College of Pharmacy, The Catholic University of Korea)
  • Received : 2019.05.03
  • Accepted : 2019.06.12
  • Published : 2019.06.30
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Abstract

Adenophora stricta Miq. (Campanulaceae) is an annual herb, which has been used as a traditional medicine in Korea, Japan and China to treat bronchial asthma, tonsillitis, and hypertension. In this study, 12 compounds were isolated from the roots of A. stricta and isolates were identified to be methyl adenophorate (1), decursidin (2), L-tryptophan (3), D-1,2,3,4-tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid (4), vanillic acid 4-O-${\beta}$-D-glucopyranoside (5), syringic acid 4-O-${\beta}$-D-glucopyranoside (6), vanillin (7), vanillic acid (8), p-hydroxybenzaldehyde (9), p-hydroxybenzoic acid (10), p-hydroxyacetophenone (11) and linoleic acid (12). Decursidin (2) and D-1,2,3,4-tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid (4) is firstly reported from A. stricta in current study.

Keywords

당잔대(Adenophora stricta Miq.)는 초롱꽃과(Campanulaceae)에 속하는 다년생 초본으로 이의 건조된 뿌리는 잔대(Adenophora triphylla var. japonica Hara)와 함께 사삼(沙蔘, Adenophora Radix)이라 불리며, 대한민국약전외한약(생약)규격집(The Korean Herbal Pharmacopoeia, KHP)에 등재되어 있다. 중국에서는 남사삼(南沙參)으로 불리며, 한약재로서는 주로 진해(鎭咳), 거담(祛痰), 강장약으로서 천해(喘咳, 숨을 헐떡이며 기침을 함), 폐위(肺痿, 폐엽이 마르고 시들어 발생하는 병증) 및 소변불리(小便不利, 오줌이 잘 나오지 아니함)에 사용되었다.1) 당잔대(A. stricta)로 부터 보고된 성분으로는 트리테르페노이드(triterpenoid)인 lupenone, 24-methylene cycloartanol, sessilifolic acid, sessilifolic acid 3-O-isovalerate와 스테로이드(steroid)인 β-sitosterol, β-sitosteryl glucoside, β-sitosteryl palmitate, β-sitosteryl pentadecanoate, ikshusterol 등이 보고되었다.2) 잔대(A. triphylla)에서는 트리테르페노이드인 methyl adenophorate,3) lupenone,3-5) lupeol,4) taraxerol,4) triphyllol3)과 스테로이드인 β-sitosterol,3,5) β-sitosteryl glucoside3)가 주로 보고되었으며, 이외에 알칼로이드(alkaloid)인 polyhydroxylated pyrrolidine 및 piperidine alkaloids 성분 또한 보고되었다.6) 기존문헌에서는 품질관리를 위한 지표성분으로서 β-sitosterol과 lupenone이 제시된 바 있으며5,7) 사삼과 외관상 유사한 더덕과 구분하기 위한 지표성분으로는 지방산인 (6R,7R)-E,E-tetradeca-4,12-diene-8,10-diyne-1,6,7-triol이 제시되었다.8) 그러나 사삼의 성분분석에 대한 연구는 대부분 잔대(A. triphylla)를 이용하여 진행되었으며, 당잔대(A. stricta)를 이용한 연구는 극히 드물었다. 이에 본 연구에서는 당잔대(A. stricta)의 품질관리를 위한 기본 연구로 기존에 보고되지 않은 새로운 성분을 탐구하고자 하였으며, 이에 분리 및 구조규명 된 12종의 화합물에 대해 보고하고자 한다(Fig. 1).

 

 

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Fig. 1. Chemical structures of compounds 1–12 from Adenophora stricta roots

 


재료 및 방법

 

실험재료

실험에 사용한 사삼(Adenophora stricta)의 원산지는 중국이며 절단 생약 성상으로 Human herb(대구, 대한민국)로부터 구매하였다. 가톨릭대학교 윤기동 교수가 감정하여 실험에 사용하였으며, 확증표본은 가톨릭대학교 약학대학 생약표본실에 보관하였다(CU-Ad-St-180802).


기기 및 시약

분석용 HPLC는 Waters사(Milford, MA, USA)의 2695 separation module와 996 photodiode array detector을 사용하였고, 분취용 HPLC는 Gilson사(Middleton, WI, USA)의 321 pump와 155 UV/VIS detector을 사용하였다. 질량분석기는 6530 Q-TOF-ESI-MS spectrometer(Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)를 사용하였고, NMR 스펙트럼은 AVANCE 500 spectrometer(Bruker, Karlsruhe, Germany)를 사용하여 측정하였다. 선광도는 P-2000 polarimeter(Jasco, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였으며, 탈이온수는 Milli-Q water purification system(Merck Millipore, Billerica, MA, USA)을 사용하여 제조하였다. 사용된 HPLC 컬럼으로는 분석용으로 Luna C18(4.6×250 mm I.D., 5μm; Phenomenex, Torrance, CA, USA)를, 분취용으로는 Luna C18(2)(21.2×250 mm I.D., 5μm; Phenomenex, Torrance, CA, USA)을 사용하였다. 컬럼크로마토그래피에 사용된 충진제는 Silica gel 60(40–63μm, 230-400 mesh; Merck, Kenilworth, NJ, USA), ZEOprep 90 C18(40–63μm; ZEOCHEM, Uetikon, Switzerland) 및 Sephadex LH-20(GE healthcare, Uppsala, Sweden)이다. 컬럼크로마토그래피 및 HPLC 분석에 사용한 용매는 대정화금(시흥시, 대한민국)에서 구입하여 사용하였다.

추출 및 분리

건조된 사삼 1.5 kg을 분쇄기로 곱게 갈아 분말형태로 만든 후, 메탄올로 초음파 추출하고 감압농축하여 162.81 g의 메탄올추출물을 확보하였다. 이를 탈이온수에 현탁하여 극성에 따라 에틸아세테이트, 부탄올을 가하여 순차적으로 분획하였고, 그 결과 에틸아세테이트 가용물 13.48 g, 부탄올 가용물 14.64 g 및 물 가용물 123.75 g을 확보하였다. 에틸아세테이트 가용물을 실리카겔이 충진된 중압 액체 크로마토그래피(medium pressure liquid chromatography, MPLC)를 통하여 헥산, 헥산-에틸아세테이트(20:1→1:1, v/v) 혼합액, 디클로로메탄-메탄올(20:1→1:1, v/v) 혼합액, 메탄올 순으로 충분히 용출시켜 열두 개의 소분획(E1–E12)으로 나누었다. 그 후 소분획 E2을 실리카겔 컬럼크로마토그래피를 통하여 헥산-에틸아세테이트(40:1→30:1, v/v) 혼합액으로 용출시켜 네 개의 소분획(E2.1–E2.4)으로 나누었다. 화합물 12(26.5 mg)와 1(25.2 mg)은 E2.3로부터 RP-HPLC[용출용매: 메탄올-물(80:20→100:0, v/v) 혼합액, 유속: 5.0 mL/min]를 이용하여 분리하였다. 소분획 E4은 C18 레진이 충진된 컬럼을 통하여 아세토니트릴-물(15:85→90:10, v/v) 혼합액으로 용출시켜 다섯 개의 소분획(E4.1–E4.5)으로 나누었으며, 화합물 10(3.1 mg)과 8(5.3 mg)은 E4.1로부터 RP-HPLC[용출용매: 아세토니트릴-물(15:85→30:70, v/v) 혼합액, 유속: 5.0 mL/min]를 이용하여 분리하였다. E4.2는 RP-HPLC, NMR 및 MS를 통해 화합물 7, 9, 11의 혼합물(2.7 mg)로 확인하였지만 부족한 양으로 인해 추가적인 정제는 하지 못하고 이 분획의 1H-NMR을 측정하여 화합물 7, 9, 11의 대표 peak의 면적비율을 계산하였으며 그 결과 7, 9, 11이 각각 6:2:3의 비율로 혼합되어 있음을 확인하였다(Supporting Information S1). 분석용 컬럼에서는 화합물 7의 피크와 9, 11 혼합물의 피크가 구별되어 이에 대한 UV스펙트럼을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 화합물 2(4.6 mg)는 E4.4로부터 RP-HPLC[용출용매: 아세토니트릴-물(60:40, v/v) 혼합액, 유속: 5.0 mL/min]를 이용하여 분리하였다.  부탄올 가용물은 RP-MPLC를 통하여 아세토니트릴-물(5:95→80:20, v/v) 혼합액 및 메탄올로 충분히 용출시켜 다섯 개의 소분획(B1–B5)으로 나누었다. 소분획 B1은 실리카겔 컬럼크로마토그래피를 통하여 디클로로메탄-메탄올(5:1→1:1, v/v) 혼합액 및 메탄올로 용출시켜 네 개의 소분획(B1.1–B.1.4)으로 나누었으며, B1.2는 RP-MPLC를 이용하여 아세토니트릴-물(5:95→30:70, v/v) 혼합액으로 세 개의 소분획(B1.2.1–B1.2.3)으로 나누었다. 화합물 5(14.4 mg)와 6(4.7 mg)은 B1.2.2로부터 RP-HPLC[용출용매: 아세토니트릴-물(5:95→30:70, v/v) 혼합액, 유속: 5.0 mL/min]를 이용하여 분리하였다. 화합물 3(9.1 mg)은 B1.3로부터 RP-HPLC[용출용매: 아세토니트릴-물(10:90, v/v) 혼합액, 유속: 5.0 mL/min]를 이용하여 분리하였다. 소분획 B2는 실리카겔 컬럼크로마토그래피를 통하여 디클로로메탄-메탄올(20:1→1:1, v/v) 혼합액 및 메탄올로 용출시켜 세 개의 소분획(B2.1–B.3)으로 나누었으며, 화합물 4(8.2 mg)는 B2.2로부터 RP-HPLC[용출용매:  아세토니트릴-물(15:85, v/v) 혼합액, 유속: 5.0 mL/min]를 이용하여 분리하였다.

 

 

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Fig. 2. UV Spectra of compounds 1–12 from Adenophora stricta roots

 


Methyl adenophorate (1)

colorless plates; C31H48O3; ESI-Q-TOF-MS: m/z 469.3680 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ 6.74 (1H, tq, J = 7.4, 1.5 Hz, H-24), 5.28 (1H, q, J = 3.4 Hz, H-7), 3.71 (3H, s, 26-OCH3), 1.81 (3H, d, J = 1.5 Hz, 27-CH3), 1.09 (3H, s, 28-CH3), 1.02 (3H, s, 29-CH3), 0.98 (6H, s, 19, 30-CH3), 0.88 (3H, d, J = 6.4 Hz, 21-CH3), 0.78 (3H, s, 18-CH3); 13C-NMR (125 MHz, CDCl3): δ 217.19 (C-3), 169.00 (C-26), 146.07 (C-8), 143.37 (C-24), 127.36 (C-25), 118.09 (C-7), 53.11 (C-17), 52.52 (C-5), 51.89 (26-OCH3), 51.38 (C-14), 48.66 (C-9), 48.09 (C-4), 43.74 (C-13), 38.73 (C-1), 36.23 (C-22), 35.22 (C-2), 35.14 (C-10), 34.95 (C-20), 34.23 (C-15), 33.85 (C-12), 28.40 (C-16), 27.62 (C-30), 25.95 (C-11), 24.74 (C-29), 24.57 (C-6), 22.18 (C-28), 21.81 (C-18), 18.48 (C-23), 18.41 (C-21), 13.00 (C-27), 12.54 (C-19).


Decursidin (2)

colorless needles; C24H26O7; ESI-Q-TOF-MS:  m/z 449.1574 [M+Na]+; 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.57 (1H, d, J = 9.5 Hz, H-4), 7.36 (1H, d, J = 0.8 Hz, H-5), 6.78 (1H, s, H-8), 6.22 (1H, d, J = 9.5 Hz, H-3), 6.02 (1H, dd, J = 5.7, 0.8 Hz, H-4'), 5.67 (1H, q, J = 1.3 Hz, H-2'''), 5.66 (1H, q, J = 1.3 Hz, H-2''), 5.24 (1H, d, J = 5.7 Hz, H-3'), 2.20 (3H, d, J = 1.3 Hz, 4'''-CH3), 2.13 (3H, d, J = 1.3 Hz, 4''-CH3), 1.90 (3H, d, J = 1.3 Hz, 5'''-CH3), 1.87 (3H, d, J = 1.3 Hz, 5''-CH3), 1.44 (3H, s, C-2'-CH3), 1.36 (3H, s, C-2'-CH3); 13C-NMR (125 MHz, CDCl3): δ 166.16 (C-1'''), 165.18 (C-1''), 161.18 (C-2), 159.64 (C-3'''), 159.5 (C-3''), 156.48 (C-7), 155.52 (C-9), 143.46 (C-4), 129.55 (C-5), 117.43 (C-6), 115.36 (C-2'''), 115.21 (C-2''), 113.9 (C-3), 113.49 (C-10), 105.09 (C-8), 78.17 (C-2'), 71.42 (C-3'), 66.34 (C-4'), 27.81 (C-5'''), 27.74 (C-5''), 25.16 (C-2'-CH3), 22.84 (C-2'-CH3), 20.75 (C-4'''), 20.66 (C-4'').

L-Tryptophan (3)

pale yellow powder; C11H12N2O2; ESI-Q-TOF-MS: m/z 205.0967 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, DMSO): δ 11.06 (1H, brs, NH-1), 7.57 (1H, d, J = 8.0 Hz, H-4), 7.37 (1H, d, J = 8.0 Hz, H-7), 7.22 (1H, brs, H-2), 7.09 (1H, t, J = 7.4 Hz, H-6), 7.00 (1H, t, J = 7.4 Hz, H-5), 4.06 (1H, m, H-9), 3.28 (1H, dd, J = 15.2, 5.1 Hz, H-8a), 3.21 (1H, dd, J = 15.2, 6.8 Hz, H-8b); 13C-NMR (125 MHz, DMSO): δ 124.85 (C-2), 107.04 (C-3), 170.94 (C-10), 136.3 (C-7a), 127.06 (C-3a), 121.15 (C-6), 118.58 (C-5), 118.25 (C-4), 111.5 (C-7), 52.92 (C-9), 26.29 (C-8).

D-1,2,3,4-tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid (4)

pale yellow powder; C12H12N2O2; ESI-Q-TOF-MS:  m/z 217.0977 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, DMSO): δ 11.08 (1H, s, NH-9), 7.47 (1H, d, J = 7.8 Hz, H-5), 7.36 (1H, d, J = 8.0 Hz, H-8), 7.10 (1H, t, J = 7.5 Hz, H-7), 7.01 (1H, t, J = 7.4 Hz, H-6), 4.36 (2H, brs, 1-CH2), 4.25 (1H, brs, H-3), 3.26 (1H, m, H-4α), 2.97 (1H, m, H-4β); 13C-NMR (125 MHz, DMSO): δ 170.39 (COOH), 136.28 (C-8a), 126.64 (C-9a), 125.88 (C-4b), 121.67 (C-7), 119.02 (C-6), 117.91 (C-5), 111.36 (C-8), 105.27 (C-4a), 54.85 (C-3), 40.39 (C-1), 22.28 (C-4).

Vanillic acid 4-O-β-D-glucopyranoside (5)

colorless needles; C14H18O9; ESI-Q-TOF-MS: m/z 353.0849 [M+Na]+; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD): δ 7.64 (1H, dd, J = 8.4, 1.9 Hz, H-6), 7.61 (1H, d, J = 1.9 Hz, H-2), 7.21 (1H, d,J = 8.4 Hz, H-5), 5.03 (1H, d, J = 7.5 Hz, H-1'), 3.90 (3H, s, 3-OCH3), 3.88 (1H, dd, J = 12.1, 2.1 Hz, H-6'a), 3.70 (1H, dd, J = 12.1, 5.5 Hz, H-6'b), 3.54 (1H, dd, J = 9.2, 7.5 Hz, H-2'), 3.48 (1H, m, H-3'), 3.46 (1H, m, H-4'), 3.41 (1H, m, H-5'); 13C-NMR (125 MHz, CD3OD): δ 169.71 (1-COOH), 152.16 (C-4), 150.53 (C-3), 126.32 (C-1), 124.92 (C-6), 116.61 (C-5), 114.61 (C-2), 102.15 (C-1'), 78.46 (C-5'), 78.02 (C-3'), 74.93 (C-2'), 71.42 (C-4'), 62.61 (C-6'), 56.84 (3-OCH3).

Sringic acid 4-O-β-D-glucopyranoside (6)

white powder; C15H20O10; ESI-Q-TOF-MS:  m/z 383.0951 [M+Na]+; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD): δ 7.36 (2H, s, H-2, 6), 5.07 (1H, d, J = 7.5 Hz, H-1'), 3.89 (6H, s, 3, 5-OCH3), 3.78 (1H, dd, J = 12.0, 2.4 Hz, H-6'a), 3.65 (1H, dd, J = 12.0, 5.3 Hz, H-6'b), 3.50 (1H, dd, J = 9.4, 7.5 Hz, H-2'), 3.42 (2H, m, H-3', 4'), 3.28 (1H, m, H-5'); 13C-NMR (125 MHz, CD3OD): δ 169.88 (1-COOH), 154.25 (C-3, 5), 140.21 (C-4), 128.15 (C-1), 108.87 (C-2, 6), 104.72 (C-1'), 78.61 (C-5'), 78.03 (C-3'), 75.89 (C-2'), 71.53 (C-4'), 62.72 (C-6'), 57.19 (3,5-OCH3).

Vanillin (7)

white powder; C8H8O3; ESI-Q-TOF-MS: m/z 153.0550 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD): δ 9.75 (1H, s, H-7), 7.45 (1H, brs, H-2), 7.43 (1H, dd, J = 7.9, 1.9 Hz, H-6), 6.95 (1H, d, J = 7.9 Hz, H-5), 3.92 (3H, s, 3-OCH3); 13C-NMR (125 MHz, CD3OD): δ 193.03 (C-7), 154.87 (C-4), 149.88 (C-3), 130.81 (C-1), 128.04 (C-6), 116.48 (C-5), 111.51 (C-2), 56.57 (3-OCH3).
Vanillic acid (8): amorphous white powder; C8H8O4; ESI-Q-TOF-MS:  m/z 169.0494 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD): δ 7.58 (2H, o, H-2, 6), 6.86 (1H, d, J = 8.7 Hz, H-5), 3.92 (3H, s, 3-OCH3) (o: peak overlapped); 13C-NMR (125 MHz, CD3OD): δ 169.59 (1-COOH), 152.66 (C-4), 148.68 (C-3), 125.32 (C-6), 122.72 (C-1), 115.85 (C-5), 113.88 (C-2), 56.4 (3-OCH3).

p-Hydroxybenzaldehyde (9)

white needles; C7H6O2; ESI-Q-TOF-MS: m/z 123.0445 [M+H]+; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD): δ 9.77 (1H, s, H-7), 7.78 (2H, d, J = 8.6 Hz, H-2, 6), 6.92 (2H, d,  J = 8.6 Hz, H-3, 5); 13C-NMR (125 MHz, CD3OD): δ 192.97 (C-7), 165.32 (C-4), 133.57 (C-2, 6), 130.39 (C-1), 116.48 (C-3, 5).

p-Hydroxybenzoic acid (10)

white powder; C7H6O3; ESI-Q-TOF-MS:  m/z 137.0244 [M-H]-; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD): δ 7.87 (2H, d, J =8.3 Hz, H-2, 6), 6.82 (2H, d, J =8.3 Hz, H-3, 5); 13C-NMR (125 MHz, CD3OD): δ 168.75 (1-COOH), 163.26 (C-4), 133.16 (C-2, 6), 123.74 (C-1), 116.06 (C-3, 5).

p-Hydroxyacetophenone (11)

white needles; C8H8O2; ESI-Q-TOF-MS: m/z 135.0446 [M-H]-; 1H-NMR (500 MHz, CD3OD): δ 7.89 (2H, d, J =8.8 Hz, H-2, 6), 6.84 (2H, d, J =8.8 Hz, H-3, 5), 2.53 (3H, s, 7-CH3); 133C-NMR (125 MHz, CD3OD): δ 199.85 (C-7), 164.28 (C-4), 132.26 (C-2, 6), 130.6 (C-1), 116.36 (C-3, 5), 26.4 (7-CH3).

Linoleic Acid (12)

colorless oil; C18H32O2; ESI-Q-TOF-MS:  m/z 279.2321 [M-H]-; 1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ 5.33 (4H, m, H-9, 10, 12, 13), 2.75 (2H, t,  J = 6.5 Hz, 11--CH2), 2.33 (2H, t,  J = 7.5 Hz, 2-CH2), 2.03 (4H, q,  J =6.8 Hz, 8, 14-CH2), 1.61 (2H, p, J = 7.4 Hz, 3-CH2), 1.30 (14H, m, 4, 5, 6, 7, 15, 16, 17-CH2), 0.87 (3H, t,  J = 6.9 Hz, 18-CH3); 13C-NMR (125 MHz, CDCl3): δ 180.01 (C-1), 130.44 (C-13), 130.25 (C-9), 128.3 (C-10), 128.13 (C-12), 34.21 (C-2), 31.75 (C-16), 29.8 (C-7), 29.57 (C-15), 29.36 (C-4), 29.29 (C-5), 29.25 (C-6), 27.43 (C-8), 27.41 (C-14), 25.86 (C-11), 24.88 (C-3), 22.79 (C-17), 14.28 (C-18).


결과 및 고찰

 

화합물 1–12의 구조분석

화합물 1은 positive ESI-Q-TOF-MS에서 m/z 469.3680 [M+H]+의 수치를 통해 구조식 C31H48O3으로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 2개의 비닐기[δH 6.74(1H, ddt,  J = 7.4, 5.9, 1.5 Hz, H-24), 5.28(1H, q, J = 3.4 Hz, H-7)], 7개의 메틸기[δH 1.81(3H, s, 27-CH3), 1.09(3H, s, 28-CH3), 1.02(3H, s, 29-CH3), 0.98(6H, s, 19, 30-CH3), 0.88(3H, d, J = 6.4 Hz, 21-CH3), 0.78(3H, s, 18-CH3)] 및 메톡시기[δH 3.71(3H, s, 26-OCH3)]에 해당하는 신호를 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서 확인된 탄소 신호는 31개로 앞서 말한 1H-NMR 스펙트럼에서 확인한 신호들과 종합해 볼 때, 탄소 30개의 트리테르펜(triterpene)에 메톡시기가 결합된 구조로 유추하였다. 2개의 이중결합[δC 146.07 (C-8), 143.37 (C-24), 127.36 (C-25), 118.09 (C-7)], 케톤[δC 217.19 (C-3)] 및 카복실기[δC 169(C-26)]에 해당하는 신호와 MS수치를 통해 트리테르펜관련 참고문헌을 조사한 결과 그 중 methyl adenophorate가 가장 유사하였으며,3) 2D-NMR 스펙트럼을 통해 이중결합, 메틸기 및 메톡시기 주변의 구조를 재확인하여 일치여부를 확인하였다. 또한 C-24위치의 E/Z-form의 구분은 methyl adenophorate에 메톡시기가 없는 E/Z-masticadienoic acid의 참고문헌을 통해 확인하였는데, 이중결합의 수소와 메틸기 간의 nuclear Overhauser effect로 인해 E-form[δH 6.90(1H, t,  J = 7.0 Hz, H-24)/δC 11.9(C-27)]과 Z-form[δH 6.09(1H, t,  J = 7.0 Hz, H-24)/δC 20.5(C-27)]을 비교해 볼 때 H-24 및 C-27의 화학적 이동값(chemical shifts)에서 큰 차이를 보였다.9) 따라서 C-24는 E-form으로 결정하였으며, 화합물 1을 methyl adenophorate으로 구조를 규명하였다.

화합물 2는 positive ESI-Q-TOF-MS에서  m/z 449.1574 [M+Na]+의 수치를 통해 구조식 C24H26O7로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 쿠마린(coumarin)의 H-3, 4에서 특징적으로 나타나는 짝지음 상수(coupling constants)가 9.5 Hz인 한 쌍의 doublet[δH 7.57(1H, d,  J = 9.5 Hz, H-4), 6.22(1H, d,  J = 9.5 Hz, H-3)]과 두 개의 방향족 수소(aromatic proton)가 singlet[δH 7.36(1H, d, J = 0.8 Hz, H-5), 6.78(1H, s, H-8)]으로 나타나는 것을 통해 6, 7번 위치가 치환된 쿠마린으로 유추하였으며, 두 개의 메틸기[δH 1.44(3H, s, C-2'-CH3), 1.36(3H, s, C-2'-CH3)] 및 두 개의 메틴기[δH 6.02(1H, dd, J = 5.7, 0.8 Hz, H-4'), 5.24(1H, d,  J = 5.7 Hz, H-3')] 신호를 통해 linear pyranocoumarin인 decursidinol을 모핵으로 가지는 화합물로 유추하였다. 또한 동일한 패턴의 한 쌍의 신호[δH 5.66(1H, q, J = 1.3 Hz, H-2''), 2.13(3H, d,  J = 1.3 Hz, 4''-CH3), 1.87(3H, d,  J = 1.3 Hz, 5''-CH3)]; [δH 5.67(1H, q,  J = 1.3 Hz, H-2'''), 2.20(3H, d,  J = 1.3 Hz, 4'''-CH3), 1.90(3H, d,  J = 1.3 Hz, 5'''-CH3)]를 통해 두 개의 동일한 작용기가 decursidinol에 결합된 것으로 예상하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 앞서 말한 decursidinol과 두 개의 senecioyl기에 해당하는 신호를 확인하였으며, HMBC 스펙트럼에서 두 correlation[δH 5.24(1H, d, J = 5.7 Hz, H-3')/δC 165.18(C-1'')]; [δH 6.02(1H, dd, J = 5.7, 0.8 Hz, H-4')/δC 166.16(C-1''')]을 통해 decursidinol의 3’, 4’위치에 두 senecioyl기가 결합한 구조임을 확인하였다. 이상의 조건과 일치하는 화합물은 3’S, 4’R의 decursidin과 이성질체인 3’S, 4’S의 4’-epi-decursidin로 H-3’과 H-4’간의 짝지음 상수가 각각 J = 6.0 Hz, J =4.2 Hz로 차이를 보였다.10) 화합물 2의 경우 짝지음 상수가 J = 5.7 Hz로 decursidin임을 유추할 수 있었다. 또한 기존 문헌의 1H-, 13C-NMR 수치를 통해 화합물 2를 decursidin으로 구조를 규명하였다.11)

화합물 3은 positive ESI-Q-TOF-MS에서  m/z 205.0967 [M+H]+의 수치를 통해 구조식 C11H12N2O2로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 δH 11.06(1H, brs, NH-1), 7.57(1H, d,  J = 8.0 Hz, H-4), 7.37(1H, d,  J = 8.0 Hz, H-7), 7.22(1H, brs, H-2), 7.09(1H, t,  J = 7.4 Hz, H-6), 7.00(1H, t, J = 7.4 Hz, H-5)의 특징적인 신호를 통해 인돌(indole)구조를 유추하였으며, 또한 메틸렌기[δH 3.28(1H, dd,  J = 15.2, 5.1 Hz, H-8a), 3.21(1H, dd,  J = 15.2, 6.8 Hz, H-8b)], 메틴기[δH 4.06 (1H, m, H-9)]에 해당하는 신호를 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 인돌에 해당하는 신호와 메틸렌기[δC 26.29(C-8)] 메틴기[δC 52.92(C-9)] 및 카복실기[δC 170.94(C-10)]의 신호를 확인하였다. 또한 1H-1H COSY, HSQC 및 HMBC 스펙트럼을 통해 인돌의 C-3위치에 메틸렌기, 메틴기, 카복실기 순으로 결합된 것을 확인하였다. 화학구조는 트립토판(tryptophan)으로 유추하였으며, C-9위치의 stereochemistry는 D/L-tryptophan의 기존의 문헌 및 선광도를 통해 L-form으로 확인하였다. 그 결과 화합물 3를 L-tryptophan으로 구조를 규명하였다.12,13)

화합물 4는 positive ESI-Q-TOF-MS에서 m/z 217.0977 [M+H]+의 수치를 통해 구조식 C12H12N2O2로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 δH 11.08(1H, s, NH-9), 7.47(1H, d,  J = 7.8 Hz, H-5), 7.36(1H, d, J = 8.0 Hz, H-8), 7.10(1H, t, J = 7.5 Hz, H-7), 7.01(1H, t,  J = 7.4 Hz, H-6)의 특징적인 신호를 통해 인돌구조를 유추하였으며, 또한 메틸렌기[δH 4.36(2H, brs, 1-CH2), 3.26(1H, m, H-4α), 2.97(1H, m, H-4β)], 메틴기[δH 4.25(1H, brs, H-3)]에 해당하는 신호를 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 인돌에 해당하는 신호와 메틸렌기[δC 40.39(C-1), 22.28(C-4)], 메틴기[δC 54.85(C-3)] 및 카복실기[δC 170.39(COOH)]의 신호를 확인하였다. 전체적인 NMR의 패턴은 트립토판과 유사하였지만, 트립토판의 H-2에 해당하는 singlet을 발견할 수 없었다. 그 이유를 1H-1H COSY, HSQC 및 HMBC 스펙트럼을 통해 확인해본 결과 트립토판의 C-2와 C-3위치에 환이 형성되었음을 확인하였다. 또한 화합물 3의 C-3위치의 stereochemistry는 두 참고문헌의 3R[δH 4.35(1H, m, H-3)]과 3S[δH 3.62(1H, dd, J = 10.4, 4.8 Hz, H-3)]를 비교해 볼 때 H-3의 화학적 이동 값이 특징적으로 차이가 나며,14,15) 화합물 4에서의 H-3에 해당하는 신호[δH 4.25 (1H, brs, H-3)] 및 선광도를 통해 C-3위치의 stereochemistry는 R-form으로 확인하였다. 따라서 화합물 4를 D-1,2,3,4-tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid으로 구조를 규명하였다.

화합물 5는 positive ESI-Q-TOF-MS에서 m/z 353.0849 [M+Na]+의 수치를 통해 구조식 C14H18O9로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 방향족 수소에 해당하는 δH 7.64(1H, dd,  J = 8.4, 1.9 Hz, H-6), 7.61(1H, d,  J = 1.9 Hz, H-2) 및 7.21(1H, d,  J = 8.4 Hz, H-5)의 신호를 통해 벤젠고리 1,3,4-치환체를 유추하였으며, 당의 anomeric proton에 해당하는 신호인 δH 5.03(1H, d,  J = 7.5 Hz, H-1')과 메톡시기에 해당하는 δH 3.90(3H, s, 3-OCH3)을 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 벤젠고리 1,3,4-치환체와 glucopyranoside에 해당하는 신호를 확인하였으며, 카복실기(δC 169.71), 메톡시기(δC 56.84)에 해당하는 신호를 확인하였다. 또한 HMBC 스펙트럼을 통해 카복실기, 메톡시기 및 glucopyranoside가 각각 벤젠고리의 C-1, C-3, C-4위치에 결합된 것을 확인하였다. 이러한 결과를 참고문헌과 비교한 결과 화합물 5를 vanillic acid 4-O-β-D-glucopyranoside로 구조를 규명하였다.16)

화합물 6은 positive ESI-Q-TOF-MS에서 m/z 383.0951 [M+Na]+의 수치를 통해 구조식 C15H20O10로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 방향족 수소에 해당하는 δH 7.36(2H, s, H-2, 6)의 신호를 통해 벤젠고리 1,3,4,5-치환체를 유추하였으며, 당의 anomeric proton에 해당하는 신호인 δH 5.07(1H, d,  J = 7.5 Hz, H-1')과 두 개의 메톡시기에 해당하는 δH 3.89(6H, s, 3, 5-OCH3)을 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 벤젠고리 1,3,4,5-치환체와 glucopyranoside에 해당하는 신호를 확인하였으며, 카복실기[δC 169.88(1-COOH)] 및 두 개의 메톡시기[δC 3.89(6H, s, 3, 5-OCH3)]에 해당하는 신호를 확인하였다. 또한 HMBC 스펙트럼을 통해 카복실기, 메톡시기 및 glucopyranoside가 각각 벤젠고리의 C-1, C-3, C-4위치에 결합되었음을 확인하였다. 이러한 결과를 참고문헌과 비교한 결과 화합물 6를 syringic acid 4-O-β-D-glucopyranoside로 구조를 규명하였다.17)

화합물 7, 8은 positive ESI-Q-TOF-MS에서  m/z  153.0550 [M+H]+,  m/z 169.0494 [M+H]+의 수치를 통해 각각 구조식 C8H8O3, C8H8O4로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 화합물 7[δH 7.45(1H, brs, H-2), 7.43(1H, dd, J = 7.9, 1.9 Hz, H-6), 6.95(1H, d,  J = 7.9 Hz, H-5)]과 화합물 8[δH 7.58(2H, o, H-2, 6), 6.86(1H, d,  J = 8.7 Hz, H-5)]의 특징적인 방향족 수소 신호를 통해 벤젠고리 1,3,4-치환체를 유추하였으며, 화합물 7의 경우 알데하이드기의 특징적인 신호인 δH 9.75(1H, s, H-7)와 메톡시기에 해당하는 δH 3.92(3H, s, 3-OCH3)의 신호를, 화합물 8에서는 메톡시기에 해당하는 δH 3.92(3H, s, 3-OCH3)의 신호를 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 두 화합물 모두 벤젠고리 1,3,4-치환체에 해당하는 신호와 화합물 7에서는 알데하이드기(δC 193.03), 메톡시기(δC 56.57)에 해당하는 신호, 화합물 8에서는 카복실기(δC 169.59)와 메톡시기(δC 56.4)에 해당하는 신호를 확인하였다. HMBC 스펙트럼을 통해 화합물 7은 C-1위치에 알데하이드기, C-3위치에 메톡시기가, 화합물 8은 C-1위치에 카복실기, C-3위치에 메톡시기가 결합된 것을 확인하였다. 이러한 결과를 참고문헌과 비교한 결과 화합물 7을 vanillin, 화합물 8을 vanillic acid으로 구조를 규명하였다.18,19)

화합물 9, 10, 11은 positive ESI-Q-TOF-MS 및 negative ESI-Q-TOF-MS에서 m/z 123.0445 [M+H]+, m/z 137.0244 [M-H]-,  m/z 135.0446 [M-H]-의 수치를 통해 각각 구조식 C7H6O2, C7H6O3, C8H8O2로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 세 화합물 모두 공통적으로 수소 2개분의  J = 8.3–8.8 Hz를 지닌 특징적인 신호를 통해 벤젠고리 1,4-치환체를 유추하였으며, 화합물 9에서는 알데하이드기[δH 9.77(1H, s, H-7)], 화합물 11에서는 아세틸기[δH 2.53(3H, s, 7-CH3)]에 해당하는 신호를 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 공통적으로 벤젠고리 1,4-치환체에 해당하는 신호를 확인하였으며, 화합물 9에서는 알데하이드기[δC 192.97(C-7)], 화합물 10에서는 카복실기[δC 168.75(1-COOH)] 그리고 화합물 11에서는 아세틸기[δC 199.85(C-7), 26.4(7-CH3)]에 해당하는 신호를 확인하였다. 따라서 세 화합물은 벤젠고리 C-1위치에 각각 알데하이드기, 카복실기 및 아세틸기가 결합되어 있으며, C-4위치에는 모든 화합물에서 하이드록실기가 결합된 구조로 유추하였다. 이러한 결과를 참고문헌과 비교한 결과 화합물 9를 p-hydroxybenzaldehyde, 화합물 10을 p-hydroxybenzoic acid, 화합물 11을 p-hydroxyacetophenone으로 구조를 규명하였다.20,21,22)

화합물 12는 negative ESI-Q-TOF-MS에서 m/z 279.2321 [M-H]-의 수치를 통해 구조식 C18H32O2로 추정하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서는 메틸렌기에 해당하는 중첩된 δH 1.30(14H, m, 4, 5, 6, 7, 15, 16, 17-CH2)의 신호와 두 개의 이중결합에 해당하는 δH 5.33(4H, m, H-9, 10, 12, 13)의 신호를 확인하였다. 13C-NMR 스펙트럼에서는 총 탄소 18개의 신호를 확인하였으며, 카복실기[δC 180.01(C-1)]와 두 개의 이중결합[δC 130.44(C-13), 130.25(C-9), 128.3(C-10), 128.13(C-12)]에 해당하는 신호를 확인하였다. 이를 통해 탄소수가 18개인 한 개의 카복실기와 두 개의 이중결합을 지닌 지방산으로 유추하였으며, 이러한 조건을 만족하는 지방산을 조사해본 결과 (9Z,12Z)-linoleic acid와 (9E,12E)-linolelaidic acid이 존재하는 것을 확인하였다. 참고문헌을 통해 (9Z,12Z)-linoleic acid[δC 27.3(C-8), 25.8(C-11), 27.3(C-14)]와 (9E,12E)-linolelaidic acid[δC 32.6(C-8), 35.7(C-11), 32.6(C-14)]를 비교해본 결과 13C-NMR에서 이중결합에 인접한 탄소 C-8, C-11, C-14위치의 화학적 이동값에서 큰 차이를 보였다.23,24) 측정을 통해 얻은 데이터[δC 27.43(C-8), 25.86(C-11), 27.41(C-14)]는 (9Z,12Z)-linoleic acid에 더 근접하며, 이러한 결과를 통해 화합물 12를 linoleic Acid로 구조를 규명하였다.

당잔대(A. stricta)와 Adenophora속 식물에서 decursidin(2)과 D-1,2,3,4-tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid(4)는 처음으로 발견되었다. Decursidin(2)은 쿠마린 계열 성분으로 현재까지의 문헌에서는 미나리과(Apiaceae) 식물에서만 보고되었지만,10,11) 같은 Adenophora속 식물인 Adenophora axilliflora에서 쿠마린인 (+)-praeruptorin A와 3'-angeloyl-4'-isovaleryl-(3'S,4'S)-cis-khellactone이 발견된 것으로 보아 decursidin(2)도 사삼에 충분히 존재할 수 있음을 시사하였다.25) D-1,2,3,4-Tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid(4)는 β-carboline계열 알칼로이드로서 구조적으로 아미노산인 트립토판과 유사하며, 신경활동을 조절하고 위장 펩타이드 호르몬의 방출 및 소화액 분비를 촉진하는 등의 역할을 담당하는 bombesin의 antagonist로서 보고되었다.14,26,27)

 

결론

 

 당잔대(Adenophora stricta)의 뿌리 추출물을 컬럼크로마토그래피와 분광학적 기기분석법을 이용하여 methyl adenophorate, decursidin, L-tryptophan, D-1,2,3,4-tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid, vanillic acid 4-O-β-D-glucopyranoside, syringic acid 4-O-β-D-glucopyranoside, vanillin, vanillic acid, p-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzoic acid, p-hydroxyacetophenone 및 linoleic acid를 분리규명하였다. 이들 중 decursidin과 D-1,2,3,4-tetrahydronorharmane-3-carboxylic acid는 당잔대를 포함한 Adenophora속 식물에서 처음으로 규명되는 성분이다. 본 연구결과를 통해 당잔대와 다른 Adenophora속 식물간의 성분비교와 향후 당잔대를 이용한 제품의 품질관리에 사용되는 성분자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

 

사사

 

본 연구는 한국연구재단 중견연구지원사업(NRF-2017R1A2B4003888) 및 바이로메드의 연구비지원을 통해 수행되었다.

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