全 文 ：马尾杉碱甲的分子结构及其绝对构型
万柱礼 张季平 戴金璧 梁栋材
(中国科学院生物物理研究所 ,北京 )
马尾杉碱甲 ( P hl e gm ar iur in 。 A )是从产于我国江西 、福建等地的石松科植物华南马尾杉中
分离得到的一种新的化合物 . 它的分子式为 cl ` H o q N , 分子量为 26 1 . 据记载从马尾杉属
的近缘石松属植物中提取的生物碱能用于治病田 . 例如地娱松 , 又称铺地虎的主要成分为石
松碱 , 能祛风湿 , 用于治疗风湿麻木和关节疼痛 . 又如铺地娱蚁 , 又称舒筋草的主要成分为弯
垂石松碱 ,能清肝明目 ,祛风止咳 . 因此 ,测定此类化合物的立体化学结构 ,对进一步研究其药
物作用机制是有意义的 . 由高分辨质谱 、红外光谱和核磁共振谱分析 , 确定了马尾杉碱甲的分
子式并获得部分骨架的信息 . 但未能确定整个分子的基本骨架 . 为此 , 我们对马尾杉碱甲进
行了 X 射线晶体学的研究 , 测定了它的空间结构并确定了它的绝对构型 .
X 射线研究所用的单晶大小约为 .0 4 x .0 3 x .0 2 (毫米3 ) . 晶体属单斜晶系 , L au e 群为
2 /m
. 晶胞参数 : 。 ~ 15 . 、 1。入 , 占 ~ 12 . 0 4 ,人 , ` ~ 认9 0 , 入 , 夕~ 1 0 0 . 7 0 , 晶胞 体 积 F ~
1 4 4 .2 6分 . k0 0 型衍射中 左一 2。 十 1 呈系统消光 . 空间群为 砚 一 2P 1 . 晶胞中分子数
Z ~ 4
, 每个不对称单位中含两个分子 .
用 P ilb il 尹 Pw 1 1 0 型四圆衍射仪 c u凡 辐射精测晶胞参数和收集数据 , 扫描范围 8 一
3 ~ 6 8
。 , 扫描方式 。 / e2 , 共测量了 2 7 6 6 个独立衍射点 , 其中可观察点 2 0 9 2 个 . 强度数据作
了 L P 校正 ,但未作吸收校正 .
由于马尾杉碱甲的化学结构式还未确定 , 我们只能根据它的分子式 , 给每个不对称单位
图 l 马尾杉碱甲的分子结构
邝 13 有上角 C 1 0 应为 e 1 4)
斌以 3 8 个非氢原子 . 应用直接法 ( M u L T A N 80
程序 ) 和 S ha 加权 F ou ir er 综合 , 并考虑化学结
构的合理性 , 测定了马尾杉碱甲的 结 构 (图 1 ) .
经各向同性温度因子的块对 角矩 阵修正 , 在 差
值 oF ur ier 图上可找到相应的氢原子峰 . 经对全部
非氢原子的各向异性和氢原子的各向同性温度因
子及比例因子的块对角矩阵最小二乘修正田 , 偏
离因子收敛到
R ~ 名日F 。 l 一 ! F ` 日/艺 } F 。 } ~ 0 . 0 3 5 .
应用碳 、氧和氮原子的 X 射线反常散射效应 ,
侧定了马尾杉碱甲的绝对构型 `3] . 用衍射数据独
立区 { 士 h妇 } 的 2 09 2 个可观测反射 , 分别对两个
对映体计算包括碳 、 氧和氮原子反常散射的结构因子和偏离子 . 其中碳 、 氧 、 氮原子对 C u K 。 的
反常散射校正为 △尤一 0 . 0 1 7 , △儿` ~ 0 . 0 09 ; 匀孟一 0 . 0 4 7 , △ f益, ~ 0 . 0 3 2 ; △ f孙~ 0 . 0 29 ,
本文 1 98 4 年 9 月 29 日收到 .
科 学 通 报 1 9 8 5 年
▲ F o今 F .
一 7
一 2
一 6
1
0
一 3
一 8
0
.一 3
*1
l吞 F o吞 F:
{
` 左 l△ F。 △ F·
}十 十
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二: 3十 ; }十 十 }斗 2十 十 } I十 + } 20十 十
1
2 2十 十
}… *… )3 +: ! l+ lO l
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,ù斗刃,沪b
d
.曰,U`
l、了
才O,妇
砚J叹.ù
` F 。 二 ! F 。 (八左l ) {一 F 。 (石石万) 1, 今 F 。 。 IF ` (`人z ) 1一 }F ` (石石万) 1 .
表 2 马尾杉碱甲原子坐标 *
叹于序号 原子坐标参数 、 10一
}
原子序号 原子坐标参数 K I O一心 原于序号 原子坐标参数 X I O-’
X Y Z X 丫 Z X Y Z
C 1 一 4 1 7( 2 ) 2 7 0 6 ( 3 ) 2斗7 2( 4 ) C I呼 17 1 6 ( 2 ) 2 6 9 8 ( 3 ) 59 2 (峪) 2C 7 712 0( 2 ) 1 13 ( 3 ) 37 52 ( 5〕
2C 一 2 1 5( 2 ) 22 04 ( 3 ) 嘴2 9 5( 4 ) C 1 5 255月( 2 ) 2 1 1嘴( 3 ) l嘴9 9 (斗) 2C 8 7 1 59 ( 2 ) 9 56 ( 3 ) 51 56 (峪〕
C 3 一 3 0 2( 2 ) 94 9( 3 ) 44 7 5( 4 ) C 1 6 3 2 5 7 ( 2 ) 2 17 5 ( 3 ) 3 4 0 ( 5 ) 2C , 53 4仪 2 ) 2 1 1 6( 3 ) 3 6 63 ( 5)
C 4 5 4 8 ( 2 ) 2 6 4 ( 3 ) 4 4 0 0 ( 4 ) C 17 呼8 7 0( 2) 6 2 8( 3 ) 5 3 0 5( 5 ) C 3 0 57 17 ( 2 ) 25 9 2( 4 ) 2 1 3 5(呼〕
C 5 12 9 9 ( 2 ) 6 4 8 ( 3 ) 5 78 1( 4 ) C 1 8 5 47 0( 2) 7 8 1( 3 ) 7 0 6 D( 5 ) C 31 6斗9 4 ( 2 ) 33 6 6 ( 3 ) 2 7 5 3(咭〕
C 6 20 7 9 ( 2 ) 1 0 19 ( 3 ) 5 0 0 5 ( 4 ) C 19 62 96 ( 3 ) 63 ( 3 ) 7 4 57 ( 4 ) C 3 2 6 6 5 2( 3 ) 呼0 8 9( 3 ) 1 2 3 6( 5〕
C 7 17 7 9 ( 2 ) 7 0 9 ( 3 ) 3 12 6 ( 4 ) C 2 0 7 1 52 ( 2 ) 57峪( 3 ) 6 9 93 ( 4 ) N l 22 2 ( 2 ) 24 4 1( 2 ) 1 3月6( 3〕
C 8 2 3 9 9 ( 2 ) 8 8 5 ( 3 ) 18 8 5 ( 4 ) C 2 1 7 3 7 6( 2 ) 1 64 4(斗) 79 9 5(斗) N 2 5 23 7( 2) 10 0 7 ( 2 ) 3 7 93 ( 4〕
C 9 一 1 16 ( 2 ) 17 6 0 ( 3 ) , 0 尸 尸 心、 C 2 2 73 7 2( 2) 2 6 1 1( 3 ) 6 78 9 ( 4 ) O 1 1 2 8 5( 2 ) 6 55 ( 3 ) 73 1 2 ( 3 )
C 1 0 一 3 3 9( 2) 57 3 ( 3 ) C 2 3 7 2 8 4 ( 2 ) 2 0斗7( 3 ) 5 0 5月( 4 ) O 2 1 2月8( 2 ) 3斗58 ( 2 ) 3 0 4 8 ( 3 )
C l l 4 5 9( 2) 一 1 1义3 ) ` 曰 J 咬 . 刁 C 2 4 7 3 4 2 ( 2 ) 2 7 2 6 ( 3 ) 3 4 8 3 ( 4 ) O 3 7 5 3 7( 2 ) 9 5 5 9 ( 3〕
12 96 0( 2 ) 3 1 2( 2 ) 2 22 ( 4 ) 2 5 弓4 2 9 ( 3 ) 1 4 0 ( 4 ) 2 6 0 4 ( 5 ) 嘴 5 1 1 9( 2 ) l b , I气, 咚6 8 1( 4 )
C 1 3 1 03 3 ( 2 ) 2 8 7 8( 2 ) 1 0 9 3 ( 4 ) C 2 6 6 2斗6 ( 3 ) 一 54 6 ( 3 ) 3 3 09 ( 5) 亡 2 7 6 0 ( 2 )
2 79 2( 4 )
1 7 4 3(斗)
旅子序号 原子坐标参数 K IO一 , 原子序号 原子坐标参数 X 10 一 , 原子序号 原子坐标今数 x I O一 ,
2呼4( 3 ) 1 84 ( 呼) 9 1( 2 ) 一 2 1( 3 ) 18 (弓) H 2 2 2 7 9 7( 3 ) 3 11 ( 4 ) 7 11 ( 5:
3 6 1( 3 ) 2 6 1 (呼) 14呼( 2 ) 2 2 8 ( 3 ) 一 50 (呼) H 2 4 1 7 8 5( 2 ) 3 3 4 ( 3 ) , 73 6 ( 4:
2 5 9 ( 3 ) 50 0 ( , ) 1 8 9 ( 2 ) 3 5 1 ( 3 ) 16 ( 5 ) H 2 42 7 4 8 ( 2) 2 1 9 ( 3 ) 2 5 4 (心:
2月5( 3 ) 4 5 7(呼) 2 7 7 ( 2 ) 2 5 4 ( 3 ) 2 70 ( 4 ) H 2 51 552( 3 ) 5 0( 4 ) l月5( 5〕
67 ( 3 ) 3 5斗( 4 ) 3 8 8 ( 2 ) 17 9 ( 4 ) 9 4 ( 4 ) H 2 52 咤8 4( 3 )· 一 4 2(月) 2 23 ( 5〕
79 ( 3 ) 5 6 4(斗) 2 9 8 ( 2 ) , Q Z I d 、 一 8 4 (咤) H 2 6 1 6 1 5( 2) 一 9 8 (3 ) 43 8( 5〕
一 5吕( 3 ) 4 5 7 ( 4 ) 3 4 3 ( 3 ) l呼( 5 ) H 2 62 6 3 0 ( 3 ) 一 1 1魂( 4 ) 24 2( 5〕
6 0( 3 ) 5 6 2 ( 4 ) 4 7 0 ( 3 )
孟 u J 、 飞 产 5 0 8 ( 5 ) H 2 7 1 7 68 ( 3 ) 一 52 ( 4 ) 4 0 8 ( 5〕
1 9 4 5 2 5 呼2 5 2 3 0 3 ( 3 ) 7 7 2 3 2 53 3 2 6 3 ,
4 9 ( 3 ) 6 9( 4 ) 5 0 9( 2 ) 一 2 6 ( 4 ) “ ` 了 ` .洲 H 3 0 1 5 9 1( 2 ) 19 3 (嘴) 1 3 7( 5 )
斗8 ( 3 ) 2峪4 ( 5) 5 6 6( 2 ) 10 5 ( 3 ) 8 0 5( 5 ) H 3 0 2 5 1 9 ( 3 ) 3 0 5 ( 4 ) 13义 5)
1 7 9( 3 ) 一 9 8( 4 ) 6 43 ( 3 ) 6 2( 2 ) 7 2 6( 4 ) H 3 1 1 6 3 3 ( 2 ) 3 8 9 ( 3 ) 3 70(斗)
2 17 ( 3 ) 一 5 5(月) 6 14 ( 3 ) 1 6 2(咚) 8 5 2( 5 ) H 3 2生 72 2 ( 3 ) 4 6 3 ( 4 ) 1 66( 5)
1 6( 3 ) 一 88 (礴) 7 63 ( 2) 一 1 1 ( 3 ) 6 53 ( 5) H 3 2 2 6 7 9 ( 3 ) 3 6 2(呼) 2 7( , )
58 ( 3 ) 1 0斗( 4 ) 68 2( 3 ) 一 7 5( 4 ) , , , , J 、 H 3 2 3 丈 n 」 , 2 、 心5斗(碑) `叹5 )
一 9 2( 3 ) 13一( 5) 一 1 2( 3 )3 2 2( 4 ) , J I L , 夕
6 8 2 ( 5 )
U U , 气 J 沪
今 省去各 原子 的温度参数 .
第 19 期 科 学 通 报 1 5 7 5
△踢 一 0 .0 18 .求得的偏离因子为
R ( + ) ~艺 I天 I F。 (人乏 z), 一 IF。 (几灸z ) 11 /艺犬 1F O (人左z ) , ~ 0 . 0 4 0 9 ,
R (一 ) = 艺 }天 IF 。 (人互z) ! 一 ! F c (石砂)日 /艺 K IF 。 ( h友z ) } ~ 0 . 0 4 0 8 .
从此 R值难以判断绝对构型是属哪个对映体 . 因而只得使用原来的晶体重测一些数据 , 并精
选出具有最大差值 (△ F , ~ 日凡 ( h互0 1一 }cF 任秒) 日) 的 28 个 Bij v oet 反射对 . 同时在每
一反射的邻近选择监测反射 ,以校正晶体吸收所引起的误差 . 其结果如表 1 .
此结果表明除了四个反射对外 , 其他的测量值与计算值都能一致 . 因此可以推断图 1 即
为该分子的绝对构型 .
由图 1 可见 , 马尾杉碱甲分子是由一个五元裁基 , 一个十元环 , 一个九元环和一个酞胺基
组成的氮杂环化合物 . 独立区中两个分子的构型完全相同 . 对于此种植物的成分研究 , 国内
表 3 马尾杉碱甲的键长 、 键角
A
· 键长 (入)
C l一 C :
C
-一 C ,
C一 C ,
C一 C , o
C
一 3一 C 一
C
r s一 C 一
C
.一 C , o
C
: ,一 0 ,
C
, ; 一C , r
C
: , 一C : -
C ,
o一 C , l
1
.
5斗0 ( 5)
1
.
50 9 ( 5 )
1
.
518 ( 5)
1
.
52 0( 5)
1
.
53 0 ( 5)
1
.
5月4 ( 6 )
1
.
56 0 ( 5 )
1
.
2 17 ( 6 )
1
.
53 斗( 5 )
1
.
4 9 7 ( 5 )
1
.
52 6 ( 6 )
C l一 N
C一 C : :
C
, 一 C .
C
-一 N :
C
一,一 N :
C
一r一 C : -
C
: o一C 一
C
: ,一 C , s
C
z ,一 C , 。
C : ,一 C , o
C J i一 C 3 :
1
. 任8 1( 4 )
1
.
5 2 5( 嘴)
1
.
5 0 7( 5 )
1
. 斗6 7( 弓)
1
.
33 8( 4 )
1
.
5 2 9( 6)
1
.
5 19 ( 6 )
1
.
5 1斗( 5)
1
,
52 2 ( 6 )
1
.
52 5( 6 )
1
.
53 8 ( 5)
C : 一 C ,
C
,一 q
C
,一 C i ,
C
: o一 C : :
C
一,一 0 ,
C
i r一 N Z
C
: o一C : .
C
: 3一C : -
c ” 一N ,
C : -一 N :
1
.
5 2 8 ( 5 )
1
.
5 1 5( 5)
1
.
32 6 ( 4 )
1
.
53 6( 5)
1
.
2 4 0 ( 月)
1
.
4 8 6 ( 5)
1
.
52 5( 5)
1
.
5 03 ( 5)
1
. 咯7 2 ( 5)
1
.
3 5 5( 5 )
C s一 C -
C
,一 O -
C一 c l ,
C
, :一C , :
C
t -一C 一s
C
: .甲 C l ,
C
,一 C : t
C
: ,一 C , -
C
, `一 C , ,
C ” 一O’
1
.
56 0 ( 5 )
1
.
2 14 ( 5 )
1
.
53 9 ( 5 )
1
.
5 13 ( 5 )
1
.
5 2 7 ( 5 )
1
.
5 2 3 ( 6 )
1
.
50 5( 6 )
1
.
3 3 4 ( 5 )
1
.
5 4 5 ( 6 )
1
.
22 8( 5 )
抚 键角 (度 )
c z一 c : 一 N , 1 1 5 . 8 8 ( 2 5 )
C ,一 c一 c , 1 10 . 3 4 ( 2 7 )
e一 e ,一 c 。 1 1 0 . 8 9 ( 2 9 )
c
, 一 C一 C , 1 0 1 . 7 6( 2 6 )
c一 c一C ` : 1 2 8 . 0 1 ( 3 0 )
c一 C ,。 e C : , 1 1 4 . 1 5 ( 2 9 )
C一 c . : 一C : : 12 0 . 1 8( 2 7 )
C
:一 C : s一。 : 1 1 7 . 9 2 ( 2 8 )
C一 C : s一 C , 4 1 1 2 . 8 0( 2 9 )
C : *一C : , 一 N : 1 1 5 . 8 5( 3 3)
c
,一 C : 。一 c : 。 1 0 9 . 马4( 3 1)
c
, 。一 c * ,一 c , : 1 1 0 . 63 ( 3 3 )
C : : 一 c , : 一 C : 3 1 02 . 4 8( 3 1)
C
:一 C : , 一 C : . 12 8 . 14 ( 3 1)
C : ,一 c , 。一 e : , 1 1 5 . 5 0( 3 5)
C : 。一 q 一 C : , 1 1 9 . 7 3 ( 3 0 )
C 3。一 c : ,一 O’ 1 1 8 . 7 0 ( 3斗)
C
: 4一 C , :一 C s。 11 2 . 0 6 ( 3 0 )
C
i一N i一 C , 1 1 6 . 0 6 ( 2 5 )
c
: ,一 N : 一 c , , 1 1 6 . 6 1 ( 3 0 )
C : 一C ,一心 ,
C ,一C一 C t :
C一 C ,一 0 1
C
`一 C l一 C .
C
, ~ - C一 C ”
C
: o一 C : i一 C 一:
C
, 一 C : :一 C : r
N
i一 C i ,一 0 :
C一 C : ,一 C一。
C
: ,一 C i一 C i ,
C
一,一 C , o一心 , -
C
: o一 C : i一 0 3
C
: : 一C : ,一 C t ;
C
: ,一 C :一 C s :
C
: `一C : ,一 C : .
C
: ,一C, 一 C: ,
N
:一 C , ,一 0 -
C
:一 C ,一 C 3 :
C
: 一N :一 C I ,
C
t ,一 N :一场 ,
1一5 . 0 1 ( 2 8)
11 9
.
43 ( 2 7 )
22 4
.
8 1( 3 2 )
1 1 9
.
19 ( 2 9 )
1 13
.
9 1( 2 9)
1 1 6
.
4 8( 2 9 )
12 7
.
5Q( 3 0 )
12 0
.
72 ( 2 8 )
1 Q8
.
3 7 ( 3 0 )
1 1 7
.
3 8( 3 4 )
1 1 9
.
92 ( 3 0 )
12 3
.
9 5( 3 9 )
1 1 9
.
7 0 ( 3 0 )
1 1斗. 1 1( 3 0 )
1 1 5
. 嘴6 ( 3 2 )
12 7
.
6 1( 3 2 )
12 0
.
5斗( 3嘴)
10 9
.
3 9 ( 3 0)
1 18
.
1 1 ( 2 6 )
11 6
.
52 ( 3 0)
C : 一 C 3一 C -
C
,一 C一 C 一:
公一 C ,一0 :
氏一 C ,一 C , :
C
一。一 C ,一 N :
c’ 一认一岛
C
一
,- C
i s一 N -
C一,一 C -一 C : ,
C -一 C 一,一 C 一`
C
-一 C -一 C , o
C
: i一 C , o一 C , .
C
: : 一 C : :一 0 ,
C
: : 一 C : 3一 C : .
C
: `一 C , ,一从
C
: o一 C ,一 C : ,
C
, o一 C : ,一 N :
C
,一 C s o一 C 3 -
C 3o一 C ,一 C s z
C ,一 N i 一 C : 3
c,
,一 N, e心 . ,
1 1 5
。
57 ( 2 8)
1 02
.
02 ( 2 6 )
1 2 4
.
3 0( 3 3 )
1 12
.
79 ( 2 9 )
1 1嘴. 10 ( 2 8 )
1 12
·
18 ( 2 7 )
12 1
.
3 5( 2 7 )
1 13
.
6 7 ( 2 9 )
10 8
·
9 2 ( 3 0 )
1 15
.
9 5 ( 3 2 )
1 0 1
.
57 ( 2 9 )
1 2 5
.
4 2 (咭0 )
1 12
·
1 7 ( 3 0 )
1 13
.
7 1 ( 3嘴)
1 12
.
3 7 ( 3 0 )
12 0
.
7 5( 3 2 )
1 1 1
.
7 6 ( 3 2 )
1 0 8
.
9 8 ( 3 1)
1 2 5
.
73 ( 2 6 )
1 2 6
.
8 4 ( 3 1)
1 5 7 6 科 学 通 报 1 0 8 5 年
C 0 1,
N l
cl l
_
C I J
哭 ? / 飞; 6
钾辉飞泌澎翼
{
~川火气夕 门 0 3 叮{
图 2 马尾杉碱甲分子在 . 体中的堆积
外尚未见报道 .
分子中各原子的坐标列于表 2 , 它们的键长 、 键角数据列于表 3 . 从表 3 中可以看出 ,独立
区中两个分子的键长比较吻合 , 其中键长的最大误差在 q 3一N : 与 q ,一N : 间 ,其次是 lC ,一。 :
与 q ,一 q 和 cl 一 q 与 C 1 7一 C .18
分子间无氢键存在 , 仅以范氏力相联系 . 分子在晶体中的堆积如图 2 所示 . 此生物碱的
结构与已知生物碱 se r ar it in en 的骨架 .4[ ,]有相似之处 , 但环系结构有明显的改变 , 即成为三环
结构 .
致谢 : 伍伯牧 、 窦士琦同志帮助收集数据 ,谨致谢意 .
参 考 文 献
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第 19 期 科 学 通 报 1 5 7 ,