全 文 ：美丽猪屎豆碱的晶体结构
王 守道 陈本 明
( 中国科学院化学研究所 ,北京 )
引 言
美丽猪屎豆碱 s( ecP t ab 花 n 。 )是一种双稠毗咯睫类生物碱 . 由北京医学院药学系韩桂秋等 ,
从我国海南岛产的吊裙草 ( c . 。 细。 . L . )的种子里提取分离而得山 . 该化合物最初由 C iu er 加 r
和 s m iht 闭 从 `勿翻 la碗 ;渺 cat b而 Rhot . 植物中提取的 . 他们还用化学方法确定了美丽猪屎
豆碱的化学结构式 , 如 l( ) 所示 . 方一苇等 31[ 用高分辨质谱方法研究了美丽猪屎豆碱分子的
断键机理 ,也认为化学结构是 ( l) 式 .
本文通过 x 射线晶体结构测定发现 , 美丽猪屎豆碱的化学结构式应为 ( n ) 式 . 即 : 乙酞
基是结合在 0 ( 1 5 ) 上 ,而不是在 0 ( 1 7) 上的 .
:
,c H ,一 C : .二氏 - t oo = J 4C 一 C H ,
一 ,
O H ,8 C月 3
}
: o C H
a : e C—
\,o() l叭/
.
co H
,
C H
/ ”
. : O ~ C
: i
}
:夕
\ / }
C H O H
/
, 9 ’ ,
t r
、一: , C
心
: , O
\ 。
}
一,
O
l一, C
l ` 一c H a 一 e ~ 0 粗*呱\?ot卿
lC’1\,lù“
10|喇J|盯.
,l (\ u
.
(I ) ( 11 )
由于双稠毗咯睫类生物碱具有一定的抑癌作用 . 但是也产生较强的毒性 . 故对这类化合
物的结构与功能的研究已有许多报道 t今一 10 ,.l] .
实 验
选取 0 . 2 x 0 . 3 x l~ 的晶体
. 在 Pw l l0 0 四圆衍射仪上 , 用 c u K 。 辐射收集了 14 41
个独立的衍射点 . 其中包括 I < 3a( )I 的不可观测点 21 1个 . 收集强度的扫描 范围 03 ~
6 8 “ . 强度数据经劳伦茨一极化因子校正后 (未作吸收校正 ) ,用 w ils on 统计法求得 K 、 B 因
子 . 然后再还原为结构因子的模量 } F 。 1.
美丽猪屎豆碱的晶体学参数如下 ;
分子式 : C ; s H Z, 0 N7 分子量 3 6 7
本文 1 , 8 2 年 10月 2 1 日收到 .
科 学 通 报 1 9 5斗 年
六方晶系
e ~ b~ 8
.
18 4 ( l ) 盖
c
~ 4 8
·
8 3 7 ( 10 )
狈叮量密度 l . 7 28g’ cm 刁
计算密度 1 . 3 4 2g’ cm 一`
空间群 P 6 : !
z ~ 6
V ~ 8 23 2
.
a几, , 一 _
熔点 1 8 5 . 5 ` 18 6 ℃
晶体结构的测定采用了直接法和
其各项统计平均值 .
结 构 的 测 定 :
l
.
F ou :治 谷成法 . 首先计算归一化结构因子的模 I E 方 {及
表 l 多娜起始套
H K L 酬 功。
原 点 , Z t , l : l 。 836 0
公: 点 0 3 0 1 . 眨云 - 汀
」
吞~ O 点 2 4 0 2 . 敌2 刀 , 才
一 般 点 6 1 6 2 。 斗妇 亡 介 . 3
4 3 2 3 2
. 价 8 二〔 ~了 , 二亡, r 7r
1 2 3 6 2
。 昨 6 , 份
表 2 美丽猪屎豆碱分子的键长 ( 盖 )
C ( 1 )一 C ( 2 )
c ( l )一 C ( 8)
e ( l )一 c ( 9 )
e ( 2 )一 C ( 3 )
C ( 3 )一 N ( 4 )
N〔斗)一 c ( 5 )
N ( 4 )一 C ( 8 )
c ( 5 )一 C (幻
c ( 6 )一C ( 7 )
C ( 7 )一 C ( 8 )
c ( 7 )一 o ( 23 )
C 〔9 )一 o ( 10 )
( )子1 0 )一 c 〔 1 1)
e 门 1 ) 一 O门 2 )
1
.
2 9 3 ( 1 1 )*
1
.
52 0 ( 8)
1
.
4 9 1 ( 6 )
1
。
4 9 8 ( 9 )
1
. 斗84 ( 1 0 )
1
.
4 65 ( 9)
1
.
5 10 ( 7)
1
。
5 3 1( 10 )
1
.
5 1 6 ( 7 )
1
.
5 57 ( 10 )
1
.
4 3 9 ( 6 )
1
.
4 6 8 ( 9 )
1
.
3 28 ( 7 )
1
.
2 0 9 ( 8 )
e ( 1 1)一 c ( 1 3 )
C ( 13 )一 c ( 1 4 )
e ( 13 )一O ( 15 )
C ( 1 3)一 C ( 16 )
o ( 15 )一 c ( 2 4 )
C ( 16 )一 o ( 17 )
c ( 16 )一 e ( 18 )
C ( 16 )一 c ( 19 )
c ( 1 9 )一 c ( 2 0 )
c ( 19 )一 C ( 2 1 )
议 2 1 )一 o ( 22 )
C ( 2 1 )一 o ( 2 3 )
C ( 2斗)一 C ( 25 )
c ( 2 4 )一 o ( 2 6 )
1
。
, 3 8 ( 10 )
1
.弓1 2 ( 7)
1
.
4 5 0 ( 8 )
1
.
5 7 1 ( 1 1)
1
.
3 4 3 ( 13)
1
.
4 12 ( 7 )
1
.
5 2 3 ( 6 )
1
.
57亏 (幻
l
。
54 3 ( 8 )
1
.
4 8 8 ( 6 )
1
.
1 9, ( , )
1
.
3 65 ( 5 )
1
。
5 10 ( 9 )
1
.
19 2 ( 1 2 )
. 括号内是估算标准偏差 (下同 ) .
选取 1 7 2个 } E。 } ) 1 . 43 的衍射点 . 寻找每个点的 及 关系 . 根据选择起始套的原则 [l0J ,
选取六个衍射点作为起始套投人多解运算 . 起始套衍射点列于表 1 . 其中确定原点的衍射点
只有一个 ,而且必须满足条件 L ~ 士 1 (参见《 x 射线晶体学国际表》 , 第四卷 ) ; X : 关系点一
个 ; L ~ o 的衍射点一个 ,它具有特殊相角 0 或 、
使用作者之一编制的 ( C C 一 80 ) ( A L G oL 一 6 0) 程序系统中的直接法多解程序 ( G CM s) ` ,
分别按空间群 6P : 和 6P , 进行多解运算 . 各 自最佳的一套解的 (R aK ler ) 指数分别为 。 .2 5 6 和
。 . 2 8 8 . 由正切公式均扩得相角 1 61 个 . 比较两者结果认为 ,应该按照 P 6 : 计算 E 图为宜 、 .
第 3 期 科 学 通 报
美丽猪屎豆碱分子的键角 ( “ )几,.`、户、声表一(56
以 2卜伐 1 )一仪 8)
议 2下问X I ) 一议 9 )
仪 8卜峨X I ) se斌 9 )
议 l卜心: 2 、 e 心 ( 3 )
c( 2卜刃 ( 3 ) se N( 4)
以 3 )一N( 4 ) e c ( 5 )
c( 3 )一峨 4 )一 C ( 8 )
《 5卜哑 4 )一以幻城 4 )一议 5 )一 (C 6 )
《 5 )一议 6 )一 e ( 7 )
议 6 )一 c( 7 )一 c( 8 )
议 6 ) 一 C ( 7 )一试2 3 )
c( 8 )一心 ( 7 )一议 2 3 )
c( 7) 一 C ( 8 )we 议 l)
c ( 7 )一c( 8 )一城 4)
议 1 )一心 ( 9 )-O ( 1。 )议 9 )川O( l 0 )一心 ( 1 1 )
《 10卜-C ( 1 1 )一汉 12 )《 10 )一 C ( 1 1 ) 一 e ( 1 3 )
议 12卜心 ( 1 1 )一 c ( 13 )
c( 11)一 (C 1 3 )一 e ( 1 4 )
C ( 1 1)一 c( 13 )一仪 15 )
1 1 1
。
l
1 2 6
。
l
122
.
9 ( 6 )
1 1 1
。
9 ( 8 )
1 0 3
.
3 ( 5 )
1 1 4
.
7飞5 )
10 6
.
5 ( 5 )
1 0 6
.
1 ( 6 )
1 0 ,
.
1 ( , )
10 3
.
3 ( 5 )
10 5
.
5 ( 5)
10 8
.
7 ( 4 )
114
.
3 ( 5 )
1 1王生 ( 5 )
10 5
.
9 ( 4 )
1 0 9
.
2 (弓)
1拓 . 0 ( , )
12 4
.
1 (乃
1 12
.
0 ( 5 )
1 2 3
.
8 ( 6 )
1 10
.
9 (弓)
1 09
.
9 ( 6 )
(C l 1 )一 c( 1 3 ) ` C ( 1 6 ) 1 10 . l r , )
c ( 1 4)一 c ( 1 3 )一O( 1, ) 1 09。 8 ( 5 )
c ( l斗)一 C ( 1 3 )一 c ( 1 6 ) 1 12 . 礴 ( 5 )
仪 1 , )一 e ( 1 3 )一 c( 16 ) 10 3 . 5 ( 5 )
C ( 1 3 )一《 1 5 )一 c( 2 4 ) 1 19 . 2 ( 7 )
c ( 1 3 )一 c( 16 )一以 1 7 ) 10 7 . 1 ( 5 )
以 13 )一 (C 1 6 )一 C ( 1 8) 1 09 . 9 ( 4 )
c( 1 3 )一 c ( 1 6)一 C ( 19 ) 1 12· 5 ( 4 ) `
以 17 )一议 1 6 )一毛 ( 1 9 ) 1 07 . 6 (今)
C ( 1 8 )一 C ( 16 )一汉 1 7 ) . 1 0 6 . 0 ( 4 )
C ( 1 8 )一 C ( 1 6 )一 C ( 19 ) 1 13 . 3 ( 4 )
C ( 1 6 )一 c( 19 )一 C ( 2 0 ) 1 10· 8 (礴)
c ( 1 6 )一 C ( 19、一 e ( 2 1) 1 17 . 9 (月)
c ( 2 0 ) , 习〔 19 )一 . C ( 2 1) 1 Q7 . 0 ( 4 )
c ( 19 )一 C ( 2 1 )一以 2 2 ) 12 8 . 0 ( 4 )
e ( 1 9卜议 2 1 )一O( 23 ) 10 9 . 9 ( 3 )
O( 22卜心 ( 2 1 )一议 2 3 ) 12 1 . 9 ( 斗)
C ( 2 1 )一 O ( 2 3卜~ C ( 7 ) 1 17 . 9 ( 3 )
以 l弓)一 C ( 2 4 )一 C ( 2 5 ) 1 1 1 . 3 ( 7 )
议 1弓)一 C ( 2 4 )一O( 2 6 ) 12 4 . 8 ( 7)
仪 2 6 )一 C (2 4 )一 C ( 2 , ) 1 2 3 . 9 ( 9 )
从 E 图上得到了全部 26 个非氢原子的位置 ; 采用正切再精化法作了两轮相角精化 1[] . 从
E图上所发现的 26 个非氢原子的位置和峰值均趋合理 . 用这些原子坐标 , 投人 12 30 个可观
察点进行 oF u ` er 合成 ,经三轮逼近后 R 一 0 . 15 .7
结 构 的 精 化
用 ( G C 一 8 0) 程序系统中的方块对角矩阵最小二乘程序 ( G C L s 一 BL O C K ) 对结 构参数进
行精化 〔, 2 , . 极小函数表达式为 艺w 、 ( ! F 。 } 一 ! F 。 }) , , 权重 牙 , ~ 4 1 /尹 ( I ) . 投人全部 14 4 1
个衍射点 . 首先作两轮全同热参数精化 . R 值降至 0 . 10 8 . 接着作三轮各向同性热参数精化 .
R 值进一步降为 0 . 0 9 1 . 再经三轮各向异性热参数精化 . R值为 .0 08 1 .
将这些精化了的原子坐标作差值 oF u ir e r 合成 , 确定了 16 个氢原子位置 . 将这些氢原子
参加 F 。 的计算 . 热参数取与其成键的非氢原子的各向同性热参数 . 氢原子的坐标不参加精
化 . 对全部衍射点 , R ~ .0 0 69 . 在第二次差值 F ou ir er 图上又确定了其余 9 个氢原子的位
置 . 对全部 1 4 41 个衍射点 ,最终 R 一 0 . 0 6 3 .
用最后一轮最小二乘系数矩阵的逆矩阵 , 计算了非氢原子坐标和热 参数 的 估 算标准偏
差 。
结 果 与 讨 论
用 ( G C s D ) 程序t13 计算了美丽猪屎豆碱分子的链长 、键角及其估算标准偏差 , 分别列于
表 2 和 .3
1
. 结构的描述
科 学 通 报 1 9 5 4 年
1) 不饱和五元环与 e ( 6 ) 位于 N ( 4 ) , e ( 5 ) , e ( 7 ) 平面的同侧 ,呈内折叠 ( en d o ) 形式
存在 . e ( , ) , e ( 6 ) , e ( 7 ) 与 e ( , ) , N ( 4 ) , e ( s ) 两乎面间的折盈角为 4 2 . 5 0 . 这种构型与
N
一氧化野百合碱相同9[] ,
2 ) C ( l )
, C ( 2 )
, c ( 3 )
,
N ( 4 )
, C ( 8 ) 与 N ( 4 ) , e ( 5 ) , e ( 7 ) , c ( 8 ) 之间 的 最小二乘
平面夹角为 1 16 . 70 .
3 ) 美丽猪屎豆碱的十一元大环的构象由计算得的大环扭角值表征 ,与野百合碱的相应扭
角值比较有明显不同 . 这是由分子在晶胞中的堆积要求所决定的 .
D 两个内醋的拨基指向十一元环同侧 , 皇顺式平行 ( s ynP at al le ) , 这种构型与野百合碱
相同 . 拨基间距离为 .3 4 7 9人 .
两个内醋平面 e ( 9 ) , o ( 1 0 ) , C ( 1 1 ) , O ( 22 ) 与 C ( 7 ) , 0 ( 2 3 ) , C ( 2 1 ) , O ( 2 2 ) 之间的
最小二乘平面夹角为 21 . 8 “ . 0 ( 1 0) 与 c ( 2 1) 之间的跨环距离为 2 . 63 2入 .
5 ) o ( x , )
, e ( 2 3 )
, e ( 1 6 ) 与 e ( 13 ) , e ( 16 ) , O ( 1 7 ) 两平面间的夹角为 6 3 . 5 0 , 而野百
合碱相应的两平面夹角为 45 . 9 。 ,显然 , 这是由于野百合碱不对称 c ( 1 3 ) 上的经基被乙酞化后
空间位阻增大的结果 .
2
. 分子的堆积
美丽猪屎豆碱晶胞中的分子堆积为每一晶胞中的六个分子 ,沿平行于 c 轴的 6 1 螺旋轴作
层状螺旋形排列 . 分子之间通过 。 ( 17 ) 与 域 4 ) 形成的氢键联结起来 . 0 ( 1 7 )… N ( D 间的
距离为 2 . 7 8 入 .
致谢 : 美丽猪屎豆晶休是由北京医学院王序教授和韩桂秋同志提供 ;四圆衍射仪强度数据由中国科学院
生物物理研究所伍伯牧 、 窦士琦同志协助收集 ,特此一并致谢 .
参 考 文 献
韩桂秋等 , 北京医学院学报 , 1 9 8 1 , 1: 1 5一 1 8 .
C u lv e n o r
,
C
.
C
.
J
.
& S而 t h , L . W . , A “ s云r a 忍感雌 .J Ch e饥 . , 10 ( 1 9 5 7 ) , 4 74 .
方一苇 、卞则梁 、 王光辉 、 柴文刚 ,化学学报 , 3 9 ( 19 8 1 ) , 2 : 13 9一 14 6 .
夕 r i d r i hc s o n 。, J . , M a th i e s o n , A . M e L . & S u t o r , D . J . , A c云a C , , s古· , 16 ( 1 9 6 3 ) , 1 0 7 5 .
uS
s s m a n
,
J
.
L
.
& W
o d a k
,
5
.
J
. , 坛b落d . , B幼 ( 19 7 3 ) , 2 9 1 8 .
W
o d ak
,
5
.
J
. , 忆b艺口. , B 3 1 ( 1 9 7 5 ) , 5 69 .
lS o e e k li
·
E v a n s
.
H
. 凸 G r o u t , D . H . G , H e王” e云落e a 以艺仍` e a A e君a , 5 9 ( 1 9 7 6 ) , 2 1 6 8 .
王守道 ,科学通报 , a . 23 ( 1 9 7 8 ) , 6 7 0一 6 7 2 : b . 2 4 ( 1 9 79 ) , 1 0 e 3一 1 0 2 6 ; 。 2 4 ( 19 7 9 ) , 11 1 5一 1 1 1 5 .
王守道 、胡宁海 , 中国科学 , 19 8 1 , 6: 6 9 7一 7 0 4 .
王守道 , 同上 , 19 80 , 12: 1 1 83一 1 1 92 .
K a r l e
,
J
. ,
A e t a C r y s t
. ,
B 24 ( 1 9 6 8 )
.
王守道 、江建生 ,化学通报 , 1 9 8 1 , 4: 12一 14 .
王守道 、 徐森根 , 同上 , 1 9 80 , :8 17 一 19 。
王序等 , 北京医学院学报 , 19 8 1 , 斗: 3 1 0。
一.J,Jl .se.,J,IIIōJ工.飞」l[脚4[a肺6[臼s油l0l[z3’
第 3 期 科 学 通 报