全 文 ： 2007年第 65卷 化 学 学 报 Vol. 65, 2007
第 16期, 1638～1642 ACTA CHIMICA SINICA No. 16, 1638～1642

* E-mail: jiazj@lzu.edu.cn; yuancs@lzu.edu.cn
Received April 4, 2007; revised July 5, 2007; accepted July 11, 2007.
国家自然科学基金(No. 20621091)资助项目.
·研究论文·
大叶橐吾中三个新的艾里莫芬型倍半萜
沈 彤 李平林 袁呈山* 贾忠建*
(兰州大学化学化工学院 功能有机分子化学国家重点实验室 兰州 730000)
摘要 从大叶橐吾的根部分离得到三个新的艾里莫芬型倍半萜(1, 2和 3), 经多种波谱方法和单晶X射线衍射确定它们
的结构分别为: 6α,15β-环氧-8β-羟基-艾里莫芬-7(11)-烯-8α,12-内酯(1), 7-乙酰基-13β-羧酸-6(7)-烯-降-艾里莫芬烷(2),
艾里莫芬-7(11)-烯-6α,15β-内酯(3). 此外, 对化合物 1进行了抗菌和抗癌活性测试.
关键词 大叶橐吾; 菊科; 艾里莫芬型倍半萜; 单晶 X射线衍射
Three New Eremophilane-Type Sesquiterpenes from
Ligularia macrophylla
SHEN, Tong LI, Ping-Lin YUAN, Cheng-Shan* JIA, Zhong-Jian*
(State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering,
Lanzhou University, Lanzhou 730000)
Abstract Three new eremophilane-type sesquitererpenes (1, 2 and 3) were isolated from the roots of Ligu-
laria macrophylla. On the basis of spectroscopic methods including 2D NMR and X-ray diffraction experi-
ment, their structures were elucidated as 6α,15β-epoxy-8β-hydroxy-7(11)-8α,12-olide (1), 7-acetyl-6(7)-en-nor-
eremophil-13β-carboxylic acid (2) and eremophil-7(11)-en-6α,15β-olide (3). In addition, antibacterial activity
and cytotoxicity activity of compound 1 were tested.
Keywords Ligularia macrophylla; Compositae; eremophilane-type sesquiterpene; X-ray diffraction
大叶橐吾 Ligularia macrophylla (Ledeb.) DC是菊科
橐吾属的一种, 多年生灰绿色草本植物. 在我国主要分
布于新疆天山和阿勒泰地区, 生于海拔 700～2900 m的
河谷水边、芦苇沼泽、阴坡草地. 当地民间多以其根部
作山紫菀入药, 具有祛痰、镇咳、抗菌、消炎、理气活
血、抗癌等功效, 主治风寒、咳嗽、气喘、虚劳、咳吐
脓血、喉痹、小便不利等症[1,2]. 鉴于大叶橐吾植物具有
很强的药效, 同时为了比较不同生态环境对该植物化学
成分的影响, 我们对生长于冰川附近高寒地带的此类植
物的化学成分进行了系统研究. 我们进一步对采自新疆
天山山脉南麓的大叶橐吾(该植物生长在海拔 2000 m以
上的河谷地带及阴坡)的根部进行研究, 从中分离得到 3
个新的艾里莫芬型倍半萜(1～3); 并对化合物 1 进行了
抗菌和抗癌活性实验.
1 实验部分
1.1 仪器与材料
熔点由 Kofler 显微熔点仪测定(温度计未校正); 比
旋光由 Perkin-Elmer 341 自动记录旋光仪测定; 红外光
谱(IR)由 Nicolet 170 SX FT-IR红外光谱仪测定(KBr压
片或涂液膜); 紫外光谱(UV)由 Shinmadzu UV-260紫外
光谱仪测定; 1H NMR, 13C NMR和 2D NMR谱由 Varian
Mercury Plus-400型超导核磁共振波谱仪(TMS作内标)
测定; EIMS由 HP-5988A GC/MS 质谱仪测定, FABMS
由 VG-ZABHS质谱仪测定, HRESIMS由 Bruker APEX

No. 16 沈 彤等：大叶橐吾中三个新的艾里莫芬型倍半萜 1639

II质谱仪测定. 柱层析用硅胶(100～200, 200～300目)和
薄层层析用硅胶 GF254 (10～40 µ)均由青岛海洋化工厂出
品; 石油醚沸程为 60～90 ℃; 薄层(TLC)检测用 254～
365 nm紫外仪; 显色剂为 10% H2SO4-EtOH(加热), 10%
磷钼酸-乙醇溶液(加热)或碘蒸气.
大叶橐吾[Ligularia macrophylla (Ledeb.) DC]的地
下部分于 2002年 8月初采自新疆天山山脉南麓(该植物
生长在海拔 2000 m左右的河谷地带及阴坡). 植物标本
由兰州大学生命科学学院张国梁教授鉴定, 植物标本
(No. 200208)存放于兰州大学化学化工学院.
1.2 提取与分离
取大叶橐吾根部 3.3 kg, 经粉碎后, 用 V(石油醚)∶
V(乙醚)∶V(甲醇)＝1∶1∶1 的混合溶剂在室温下浸泡
提取 3次, 每次 7 d, 将浸提液进行减压蒸馏, 得总浸膏
170 g. 将浸膏拌 100～200 目硅胶 180 g, 经硅胶柱
(100～200目硅胶, 1000 g, 湿法上柱)柱层析, 以 V(石油
醚)∶V(乙酸乙酯)＝30∶1, 25∶1, 20∶1, 15∶1, 10∶1,
8∶1, 5∶1, 3∶1, 2∶1, 1∶1, 0∶1为洗脱剂梯度洗脱,
根据薄层层析(TLC)检测, 将柱层析收集物分为 9 个部
分: F1～F9.
F4 部分[(V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝10∶1]进一步
硅胶(200～300 目)柱层析, 用石油醚和乙酸乙酯体系
[V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝15∶l～10∶1]洗脱, 根据薄
层层析(TLC)检测得到粗的化合物 1, 用丙酮多次重结
晶得化合物 1 (38 mg).
F6 部分[V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝3∶1]进一步硅
胶(200～300 目)柱层析, 用石油醚和乙酸乙酯体系, 依
次按不同的配比(V∶V＝4∶1, 3∶1)洗脱, 得到化合物 2
(8 mg)和化合物 3 (22 mg).
1.3 抗菌活性
平板抑菌实验: 经孵育 6～18 h 的大肠杆菌(E.
coli)、枯草杆菌(B. subtilis)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)
三种菌液分别接种于琼脂平皿上, 均匀涂布于整个平
板 . 在平板上置小钢管 , 每个钢管中加浓度为 100
µg•mL－1药液 200 µL(溶于DMSO, DMSO在培养体系的
终浓度为4%), 阳性对照管中加100 µg•mL－1氯霉素200
µL, 阴性对照管中加DMSO (4%) 200 µL, 于 37 ℃孵箱
中培养, 24 h后测抑菌圈(有效药物的钢管周围出现不长
菌的圆形区域, 称抑菌圈)直径, 重复三次.
利用平板抑菌法测试化合物 1对大肠杆菌(E. coli)、
枯草杆菌(B. subtilis)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抑菌
活性. 试验结果表明, 化合物 1有中等的抗菌活性.
1.4 抗癌活性
利用 SRB 法 [3]测试化合物 1 对人肝癌细胞
(SMMC-7721)、人急性早幼粒白血病细胞(HL-60)和正
常人胎肝细胞(L-02)的抑制活性. 选用 10-羟基喜树碱
(10-hydroxycamptothecin)为阳性参照物, 通过比较其半
抑制浓度 IC50 (µg•mL－1)的大小, 发现化合物1对人急性
早幼粒白血病细胞(HL-60)有弱的抑制作用(IC50＝77.01
µg•mL－1); 而化合物 1 在浓度为 50 µg·mL－1时, 对人
肝癌细胞(SMMC-7721)和正常人胎肝细胞(L-02)无抑制
作用(IC50＞200 µg•mL－1).
1.5 物理常数与波谱数据
6α,15β-环氧-8β-羟基-艾里莫芬-7(11)-烯-8α,12-内
酯(1): 无色针状晶体, m.p. 217～218 ℃ (丙酮); 20D[ ]α
＋54.1 (c 0.30, CHCl3); 1H NMR见表 1, 13C NMR见表 2;
IR (KBr) ν: 3289, 1716, 1685, 1463, 1438, 1134, 1085
cm－1; HRESIMS calcd for C15H21O4 [M＋H]＋ 265.1434,
found 265.1426; EIMS m/z (rel int) (%): 264 ([M]＋, 83),
249 ([M－CH3]＋, 3), 246 ([M－H2O]＋, 23), 236 ([M－
CO]＋, 23), 231 ([246－CH3]＋, 2), 221 (42), 219 ([236－
OH]＋, 20), 191 ([221－OCH2]＋, 78), 137 (50), 123 (39),
79 (45), 67 (79), 43 (78), 41 (100).
7-乙酰基-13β-羧酸-6(7)-烯-降-艾里莫芬烷(2): 无
色针状晶体, m.p. 152～154 ℃ (丙酮); 20D[ ]α ＋4.1 (c
0.42, CHCl3); 1H NMR见表 1, 13C NMR见表 2; IR (KBr)
ν: 3260～2780 (brs, COOH), 3035, 2935, 2860, 1728,
1636, 1449, 1383, 1213, 1142, 885 cm－1; HRESIMS calcd
for C13H22NO3 [M＋NH4]＋ 240.1594, found 240.1591;
EIMS m/z (rel int) (%): 222 ([M]＋, 25), 207 ([M－CH3]＋,
4), 192 ([M－CH3]＋, 4), 204 ([M－H2O]＋, 4), 194 ([M－
CO]＋, 1), 179 ([M－CH3CO]＋, 7), 176 ([M－HCOOH]＋,
3), 161 (12), 149 (15), 136 (51), 119 (12), 107 (16), 91
(23), 77 (27), 55 (12), 43 (100).
艾里莫芬-7(11)-烯-6α,15β-内酯(3): 无色针状晶体,
m.p. 128～130 ℃(丙酮); 20D[ ]α ＋63.2 (c 0.39, CHCl3);
1H NMR见表 1, 13C NMR见表 2; IR (KBr) ν: 2956, 1784,
1771, 1667, 1444, 1030, 986, 957 cm－1; HRESIMS calcd
for C15H22O2 [M＋H]＋ 235.1434, found 235.1432; EIMS
m/z (rel int) (%): 234 ([M]＋, 52), 219 ([M－CH3]＋, 13),
206 ([M－CO]＋, 17), 191 ([206－CH3]＋, 7), 177 (21), 161
(100), 136 (35), 123 (8), 115 (29), 91 (53), 77 (49), 55
(44), 43 (60).
2 结果与讨论
化合物 1, 无色针状晶体, m.p. 217～218 ℃(丙酮);
20
D[ ]α ＋54.1 (c 0.30, CHCl3); EIMS给出分子离子 m/z＝
264 [M]＋, HRESIMS给出准分子离子峰 m/z＝265.1426

1640 化 学 学 报 Vol. 65, 2007

表 1 化合物 1～3的氢谱数据(400 MHz)
Table 1 1H NMR data of compounds 1～3 (400 MHz)
No. 1a 2b 3a
1 1.29 (m) 1.42 (m) 1.84 (m)
2 1.36 (m) 1.59 (m) 1.44 (m)
3 1.57 (m) 1.75 (m) 1.49 (m)
4 1.65 (m) 2.37 (dd, J＝12.0, 3.6 Hz) 2.19 (dd, J＝12.0, 3.3 Hz)
6 4.56 (d, J＝1.2 Hz) 6.93 (d, J＝1.6 Hz) 5.31 (d, J＝2.0 Hz)
8α 2.51 (dd, J＝16.0, 8.0 Hz)
8β 2.43 (ddd, J＝16.0, 8.0, 1.6 Hz) 2.61 (m)
9α
9β
1.79 (m)
1.85 (m)
2.06 (m) 1.92 (m)
10 2.16 (m) 2.12 (m)
11 2.34 (s)
12 1.20 (s) 1.59 (s)
13 1.94 (d, J＝1.2 Hz) 2.00 (d, J＝2.0 Hz)
14 1.13 (s) 1.38 (s)
15α
15β
3.87 (t, J＝7.8 Hz)
3.52 (t, J＝7.8 Hz)
OH 4.36 (s)
a 溶剂为 CDCl3; b 溶剂为Me2CO-d6.
表 2 化合物 1～3的碳谱和 DEPT数据(100 MHz)
Table 2 13C NMR and DEPT data of compounds 1～3 (100
MHz)
1a 2b 3a
1 21.8 t 20.8 t 19.1 t
2 21.4 t 23.0 t 21.0 t
3 25.0 t 24.0 t 24.2 t
4 35.6 d 46.7 d 48.1 d
5 45.4 s 48.6 s 45.5 s
6 82.8 d 154.2 d 82.2 d
7 158.5 s 143.1 s 151.0 s
8 104.3 s 33.3 t 42.0 t
9 37.2 t 48.8 d 31.1 t
10 38.8 d 197.9 s 41.9 d
11 125.7 s 26.6 q 131.2 s
12 171.6 s 19.4 q 9.9 q
13 8.5 q 180.5 s 10.6 q
14 19.0 q 20.3 q
15 70.0 t 174.5 s
a 溶剂为 CDCl3; b 溶剂为Me2CO-d6.
[M＋H]＋(计算值 265.1434), 分子式确定为 C15H20O4, 不
饱和度为 6. IR光谱显示有 α,β-不饱和 γ-内酯(1716, 1685
cm－1), 羟基(3289 cm－1)和醚键(1134, 1085 cm－1)吸收峰.
其 13C NMR和 DEPT谱表明该化合物存在 15个碳原子
信号(2×CH3, 5×CH2, 3×CH和5×C). 13C NMR谱中显
示有四取代的双键季碳信号 δ 158.5 (C, C-7), 125.7 (C,
C-11), 内酯羰基信号 δ 171.6 (C, C-12), 缩酮碳信号 δ
104.3 (C, C-8)和甲基信号 δ 8.5 (CH3, C-13), 表明该化合
物是一个α,β-不饱和 γ-内酯型倍半萜; 1H NMR中显示出
了两个甲基信号 δ 1.94 (d, J＝1.2 Hz, H-13), 1.13 (s,
H-14) (见表 1). 在 1H NMR中该化合物缺少一个特征甲
基 CH3-15, 而出现了 CH2O 片段[δ 3.87 (t, J＝7.8 Hz,
1H), 3.52 (t, J＝7.8 Hz, 1H)]信号; δ 4.56 (d, J＝1.2 Hz,
1H)应属于 H-6, 说明 C6连氧, 其化学位移出现在低场.
化合物 1 与文献[4]所报道的化合物艾里莫芬-7(11)-烯-
6α,15β;8α,12-双内酯比较, 两者具有相似的结构骨架,
明显的不同之处在于C-15, 在化合物 1中C-15以CH2O
(δC 70.0, δHα 3.87, t; δHβ 3.52, t)的形式与 C-4和 C-6相连,
而不是后者的内酯基团(δC 174.7). 同时, 化合物 1 的
HMBC 谱中, 显示有 H-6/C-4, C-6, C-8, C-14, C-15;
H-4/C-2, C-6, C-10, C-14, C-15之间的相关峰, 这进一步
证明了 CH2O连接在 C-4与 C-6之间成为环醚. 化合物
1 的立体化学, 由菊科植物中艾里莫芬烷型倍半萜的生
源规律来看, 通常 4位, 5位甲基均为 β构型[4]. 在该化
合物的 NOE 差谱中, 观察到 Me-14 分别与 H-6, H-8,
H-10有明显的NOE效应, H-6, H-8和H-10是β-取向, 因
此该化合物为 α-内酯. 综上所述, 化合物 1 确定为
6α,15β-环氧-艾里莫芬-7(11)-烯-8α,12-内酯(图 1). 化合
物 1的结构最终通过 X-ray单晶衍射证实(图 2).

No. 16 沈 彤等：大叶橐吾中三个新的艾里莫芬型倍半萜 1641


图 1 化合物 1～3的结构
Figure 1 Structures of compounds 1～3

图 2 化合物 1的单晶 ORTEP图
Figure 2 ORTEP diagram of crystal structure of compound 1
化合物 2, 无色针状晶体, m.p. 152～154 ℃(丙酮);
20
D[ ]α ＋4.1 (c 0.42 CHCl3); 高分辨质谱HRESIMS显示准
分子离子峰 m/z＝240.1591 [M＋NH4]＋(计算值 240.1594),
推测分子式 C13H18O3. 13C NMR 和DEPT谱显示有 13个
碳原子的信号(2×CH3, 4×CH2, 3×CH和 4×C). IR光谱
数据显示有羧羟基(3260～2780 cm－1, brs), 羧羰基(1728
cm－1)吸收峰, 13C NMR中有 δ 180.5 (C)信号, 表明该化合
物中有甲酸基存在. 此外, IR谱于 1636 cm－1处有吸收峰,
同时 13C NMR中有 δ 197.9信号, 表明分子中有一个 α,β-
不饱和酮基. 此外, 在 13C NMR 中还出现有一对双键信
号 δ 143.1 (C)和 154.2 (CH)(表 2), 1H NMR谱中该双键氢
(H-6)出现在低场δ 6.93 (d, J＝1.6 Hz, 1H), 可推测出该化
合物为一个双环的化合物. 由于 1H NMR谱中显示有一
个角甲基 δ 1.20 (s, 3H)和一个酮甲基 δ 2.34 (s, 3H), 因
而双环骨架仅由剩余的 9 个碳原子组成, 即该双环可能
为一个(6,5)骈环. 从生源学角度来看, 该化合物应是一
降碳艾里莫芬烷类衍生物, C-5 应有一甲基存在, 而 C-7
上有一乙酰基. 考虑 H-6为双峰, 且与酮基共轭, 因而确
定双键在 6, 7位. 参考该类化合物的生源规律, 12-Me和
13-COOH可定为 β构型[5], 对于H-9的构型确定, 我们搭
建分子模型, 由分子模型来看, H-9 若为 α 构型, 则六元
环和五元环为(6,5)反式稠合, 由于五元环巨大的张力使
得此种构型几乎不能成环; 若H-9为 β构型, 则(6,5)为顺
式稠合, 此时五元环张力小, 可顺利成环; 由此可确定
H-9为 β构型. 将该化合物与赵昱等[5]报道过的已知化合
物 7-乙酰基-4β-羧甲基-6(7)-烯-降-艾里莫芬烷的波谱数
据进行比较, 化合物 2的波谱数据(表 1和 2)与此已知化
合物十分相似, 说明了两者具有相同的立体结构骨架.
唯一区别在于化合物2在C-4上连接的是COOH, 而后者
C-4位连接的是COOCH3, 其EI-MS中的分子离子峰[M＋]
比化合物2多出了14个质量单位; 后者在 1H NMR上, 出
现了一个甲氧基信号(δ 3.69, s), 而化合物 2的数据中却
没有显示. 这进一步说明了化合物 2中的 COOH的存在.
因此, 化合物2结构被确定为7-乙酰基-13β羧酸-6(7)-烯-
降-艾里莫芬烷(图 1).
化合物 3, 无色针状晶体(丙酮), m.p. 128～130 ℃;
20
D[ ]α ＋63.2, (c 0.39, CHCl3); EIMS 给出分子离子峰
m/z＝234 [M]＋, HRESIMS 给出准分子离子峰 m/z＝
235.1432 [M＋H]＋(计算值 235.1434), 该化合物的分子
式确定为 C15H22O2. IR 光谱显示有 α,β-不饱和的内酯
(1771 cm－1)和双键(1667 cm－1)吸收峰. 其 13C NMR和
DEPT 谱表明该化合物存在 15 个碳原子信号(3×CH3,
5×CH2, 3×CH和 4×C), 有 5个不饱和度. 13C NMR谱
中出现了一对四取代的双键碳信号 δ 151.0 (C, C-7), δ
131.2 (C, C-11), 一个内酯羰基信号 δ 174.5 (C, C-15), 一
个连氧碳信号 δ 82.2 (CH, C-6)和两个甲基信号 δ 10.6
(C-13), δ 9.9 (C-12), 表明该化合物是一个有着 α,β-不饱
和内酯的倍半萜; 1H NMR中显示有三个甲基信号 δ 1.59
(s, 3H, H-12), 2.00 (d, J＝2.0 Hz, 3H, H-13), 1.38 (s, 3H,
H-14)(见表 1). 由于在该化合物中一个特征甲基 CH3-15
[δ 0.84 (d)]消失, 却出现了一个羰基信号 δC 174.5, 说明
了 15-COOCH片段的存在; 信号 δH [5.31 (d, J＝2.0 Hz,
1H)], δC 82.2属于 C-6, 因为 C-6连接 COO片段, 故其
化学位移出现在较低场. 其 NMR 数据与文献[4]所报道
的艾里莫芬型双内酯化合物艾里莫芬 -7(11)-烯 -
6α,15β;8α,12-双内酯比较, 表明二者具有相同的 A, B环
结构骨架, 明显的不同在于 C 环. 已知化合物数据中的
(δC 173.2, C-12)在化合物 3中消失, 而化合物 3的 C-12
信号是[δC 9.9, δH 1.59 (s, Me-12)], 同时已知化合物数据
中的C-8 (δC 77.5, CH)在化合物 3中亦不存在, 而化合物
3的 C-8 (δC 42.0, CH2)处没有出现内酯环, 故其化学位
移出现在较高场 . 该化合物的 HMBC 谱中, 显示有
H-4/C-2, C-6, C-10, C-14; H-6/C-4, C-8, C-10, C-11,
C-14; H-12/C-7, C-11, C-13; H-13/C-7, C-11, C-12之间的
相关峰存在, 这进一步证明了 COO 片段连接在 C-4 与
C-6之间形成内酯, 而Me-12和Me-13连接在C-11, C-11
连在 C-7 上. 该化合物的立体化学, 由艾里莫酚烷型倍
半萜的生源规律来看, 通常 4位, 5位甲基均为 β构型[4],

1642 化 学 学 报 Vol. 65, 2007

所以C-15是 β构型的. 由于Me-13 [δ 2.00 (d, J＝2.0 Hz,
3H, H-13)]和 H-6 [δH 5.31 (d, J＝2.0 Hz, 1H)]之间存在着
高丙烯偶合, 说明 H-6 是 β取相[3], 在该化合物的 NOE
差谱上, 观察到Me-14与H-10, H-6有明显的NOE效应.
因此表明该化合物是一个 A/B 环顺式稠和的艾里莫芬
内酯, 进一步证明 H-6 是 β 取向. 综上所述, 化合物 3
可确定为艾里莫酚-7(11)-烯-6α,15β-内酯(图 1).
谨以此文敬贺张滂先生九十华诞.
References
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Shanghai, 1986, p. 2348 (in Chinese).
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