全 文 ：FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食 品 科 技
2009年 第 34卷 第 12期
海南假韶子中一个晶体的
结构解析
Structure refinement of a crystal from paranephelium hainanensis
WANG Tian-shan1, CHEN Guang-ying1*, PENG Ming-sheng1, JI Ming-hui1, HAN Chang-ri1,
ZHONG Qiong-xin2
(1.Hainan Provincial Key Lab of Tropical Pharmaceutical Herb Chemistry, College of
Chemistry and Chemical Engineering, Haikou 571158; 2. College of Life Science, Hainan
Normal University, Haikou 571158)
Abstract: A crystal was obtained by recrystallization from the n-BuOH extract of the leave of P. hainanensis,
which was determined by modern spectroscopy and X -ray diffraction analysis to be (R) -(2,5 -dioxo -
imidazolidin-4-yl)-carbamic acid. It crystallizes in monoclinic system, space group P21/c with a=7.9723 (2), b=
5.14070(10), c=14.6945(3) 魡, β=92.771(3)°, Vc＝601.52(2)魡3, Dc＝1.757 Mg/m3, Z=4, and M=159.11. The full-
matrix least-squares refinement for all structural parameters gave final R=0.0664, wR=0.1805. There are four
intermolecular hydrogen bonds in a unit cell.
Key words: paranephelium hainanensis; X-ray diffraction; (-)-paranephelin
王天山 1， 陈光英 1*， 彭明生 1， 纪明慧 1， 韩长日 1， 钟琼芯 2
(1.海南省热带药用植物化学重点实验室，海南师范大学化学与化工学院，海口
571158；2.海南师范大学生命科学学院，海口 571158)
摘要： 从海南假韶子茎皮正丁醇提取浸膏中经重结晶得到一个单晶，利用现代波谱法和 X射线
衍射法对其进行结构解析，确定该晶体化合物为(R)-2,5-二氧-4-咪唑烷基-氨基甲酸。该化合物
为无色晶体，属单斜晶系，P21/c空间群，Z＝4，晶胞参数 a=7.9723(2)，b=5.14070(10)，c=14.6945
(3)魡，β=92.771(3)°，Vc＝601.52(2)魡3，Dc＝1.757 Mg/m3，M=159.11。经最小二乘法修正，最终偏离
因子 R=0.0664，wR=0.1805。在每个晶胞中含有 4个分子间氢键。
关键词： 海南假韶子；X射线衍射，(-)-假韶子素
中图分类号： R 284.1 文献标志码： A 文章编号： 1005-9989(2009)12-0226-04
收稿日期： 2009-03-26 *通讯作者
基金项目： 海南省自然科学基金项目(808144)。
作者简介： 王天山(1979 —)，男，硕士，讲师，主要从事天然产物化学研究工作。
海南假韶子(Paranephelium hainanensis H S Lo)
属于无患子科假韶子属植物[1]，是海南特有的珍贵
树种之一。我们的研究小组致力于寻找海南本土
热带植物中具有生物活性的化合物和活性先导
物[2- 3]。本文主要报道了利用重结晶技术从海南假韶
子茎皮正丁醇提取浸膏中获得一个无色晶体。
利用 IR、NMR等波谱方法分析了该晶体的主
要官能团，结合 X射线晶体衍射技术确定该晶体
提取物与应用
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DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2009.12.074
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表 1 化合物 1的晶体数据与结构解析数据
Empirical formula C4H5N3O4
Formula weight 159.11
Temperature 293(2)K
Wavelength 1.54178魡
Crystal system Monoclinic
Space group P21/c
Unit cell dimensions a=7.9723(2)，b=5.14070(10)，c=14.6945(3)魡，β=92.771(3)°
Volume 601.52(2)魡3
Z 4
Density(calculated) 1.757 Mg/m3
Absorption coefficient 1.395/mm
F(000) 328
Crystal size 0.50 mm×0.40 mm×0.20 mm
Theta range for data collection 5.56 to 76.62
Index ranges -10≤h≤8；-4≤k≤6；-15≤l≤18
Reflections collected 2271
Independent reflections 1110(Rint=0.0271)
Reflections observed(＞2sigma) 1030
Data Completeness 0.878
Absorption correction Semi-empirical fromequivalents
Max. and min. transmission 1.00 and 0.25
Refinement method Full-matrix least-squares on F2
Data / restraints / parameters 1110 / 0 / 102
Goodness-of-fit on F2 1.155
Final R indices[I>2sigma(I)] R=0.0664 wR=0.1805
R indices(all data) R=0.0744 wR=0.2033
Largest diff. peak and hole 0.597 and -0.509e魡-3
化合物为 2,5- 二氧 - 4- 咪唑烷基 - 氨基甲酸，并
解释了 1H- NMR的相互偶合关系和分子间氢键形
成。同时通过比旋光测定实验确定该化合物的绝
对构型为 R构型，即该化合物为(R)- 2,5- 二氧 - 4-
咪唑烷基 - 氨基甲酸，命名为 (- )- 假韶子素。
晶体数据保存于剑桥晶体数据库(CCDC)中，编号
为 CCDC- 656125。
1 药材和仪器
1.1 药材
海南假韶子采自海南三亚，由海南师范大学
生命科学院钟琼芯副教授鉴定为海南假韶子
(Paranephelium hainanensis)，其标本保藏于海南省
热带药用植物化学重点实验室。
1.2 仪器
XT4型显微熔点测定仪(温度计未校正)：北京
科仪电子仪器厂；旋光仪：Perkin Elmer model 341
型；核磁共振仪：Bruker AV- 400 型；红外光谱
仪：Nicolet Nexus 670 FT- IR 型；液 - 质联用仪：
Esquire HCT型，布鲁克 - 道尔顿公司；X射线衍
射仪：Nonius CAD4四圆衍射仪；旋转蒸发仪：日
本东京理化；薄层层析板与柱层析硅胶：青岛海
洋化工厂。
2 实验方法
将海南假韶子材料自然凉干后，取叶子 1.5 kg
粉碎后得到粉末，用 3×10 L乙醇(85%)加热回流
3 h，浓缩得乙醇粗浸膏 545.5 g；再将乙醇粗浸膏
分散于 800 mL水中，分别用石油醚(3×2 L)、乙酸
乙酯(3×2 L)和正丁醇(3×2 L)进行萃取，正丁醇萃
取液经浓缩后析出化合物 1。将化合物 1超声溶解
于甲醇 /水溶液(1∶2，v/v)中，待甲醇挥发后析出纯
的单晶化合物 1。
3 物理数据与波谱数据
化合物 1，无色晶体 (甲醇-水 )，1.4 g，mp
234~236 ℃，≤≤a 20D ＝-3.350(c=0.5，DMSO)。ESI-MS
m/z:159.5 [M+H]+；IR(KBr)：3439、3347、3222 cm-1
(NH)，3062~2500cm-1、1658 cm-1(COOH)，1714、1781
cm-1(CO)；1H-NMR(400 MHz，DMSO) δH(ppm)：4.34
(1H，d，J=8.0 Hz，H-1A)，4.90(1H，br，H-4)，
5.99(1H，d，J=8.0 Hz，H-2)，7.15(1H，s，H-3)，9.64
(1H，s，H-1)；13C-NMR(100 MHz，DMSO)δC(ppm)：
62.34(C-1)，156.7(C-4)，157.3(C-3)，173.5(C-2)。
4 X-射线晶体结构解析
4.1 晶体数据
化合物为无色晶体，属单斜(Monoclinic)晶系，
P21/c空间群，Z＝4，用于衍射实验晶体大小为 0.50
mm×0.40 mm×0.20 mm，晶胞参数 a=7.9723(2)，b=
5.14070 (10)，c=14.6945 (3)魡，β=92.771 (3)，Vc＝
601.52 (2)魡3，Dc＝1.757 Mg/m3，分子式为 C4H5N3O4，
分子量为 159.11。
4.2 结构测定与解析
在牛津公司 Oxford Diffraction Xcalibur Nova X-
射线单晶四圆衍射仪上，用 Nonius CAD4 软件收
集强度数据，CuKα射线(λ=1.54178 魡)，经石墨
单色器单色化，于 293(2) K以闪烁计数方式计数，
θ 范围 5.56~76.62°，用 XCAD 软件还原共得到
2271个衍射点，其中独立衍射点为 1110个，可观
提取物与应用
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表 5 化合物 1的键角(°)
Angle (°) Angle (°) Angle (°)
C(4)-O(4)-H(4) 109.5 C(3)-N(1)-C(2) 111.7 (2) C(3)-N(1)-H(1) 124.1
C(2)-N(1)-H(1) 124.1 C(2)-N(2)-C(1) 111.8 (2) C(2)-N(2)-H(2) 124.1
C(1)-N(2)-H(2) 124.1 C(4)-N(3)-C(1) 120.2 (2) C(4)-N(3)-H(3) 119.9
C(1)-N(3)-H(3) 119.9 N(3)-C(1)-N(2) 116.6 (2) N(3)-C(1)-C(3) 113.8 (2)
N(2)-C(1)-C(3) 100.7 (2) N(3)-C(1)-H(1A) 108.4 N(2)-C(1)-H(1A) 108.4
C(3)-C(1)-H(1A) 108.4 O(2)-C(2)-N(2) 127.0 (3) O(2)-C(2)-N(1) 124.4 (3)
N(2)-C(2)-N(1) 108.6 (2) O(1)-C(3)-N(1) 127.3 (3) O(1)-C(3)-C(1) 125.8 (3)
N(1)-C(3)-C(1) 106.9 (2) O(3)-C(4)-O(4) 123.2 (3) O(3)-C(4)-N(3) 119.9 (3)
O(4)-C(4)-N(3) 117.0 (2)
表 4 化合物 1的键长(魡)
Bond Dist Bond Dist. Bond Dist Bond Dist
O(1)-C(3) 1.221(4) O(2)-C(2) 1.240(4) O(3)-C(4) 1.247(4) O(4)-C(4) 1.335(4)
O(4)-H(4) 0.8200 N(1)-C(3) 1.346(4) N(1)-C(2) 1.386(4) N(1)-H(1) 0.8600
N(2)-C(2) 1.343(4) N(2)-C(1) 1.457(4) N(2)-H(2) 0.8600 N(3)-C(4) 1.360(4)
N(3)-C(1) 1.431(4) N(3)-H(3) 0.8600 C(1)-C(3) 1.545(4) C(1)-H(1A) 0.9800
察点为 1030 个 (I＞2σ (I))，数据经吸收校正后
Rint=0.0271。用直接法[4](SHELXL-97)解析结构，得
到 11 个非氢原子位置，经最小二乘法和差值
Fourier 合成得到 11 个碳、氧、氮原子坐标，结
合几何计算得到 5个氢原子坐标，再经最小二乘
法修正结构参数，最终偏离因子 R=0.0664，wR=
0.1805。
4.3 结果与讨论
图 1显示化合物 1的 ORTEP图，图 2显示化
合物 1沿 b轴在晶胞中的分子叠积图。表 1列出
化合物 1的晶体数据及解析晶体的数据，表 2~表
7是关于该晶体中各种原子的原子坐标，化学键键
长，键角及各向同性振动参数和各向异性振动参
数等。
4.3.1 化学键 化合物 1具有 4个类似于肽键的化
学键 C(O)- NH，其中最长的是 N(1)- C(2)，有 1.386
(4) 魡，N(3)- C(4)次之，有 1.360(4)魡，而最短的是
N(1)- C(3)和 N(2)- C(2)，分别为 1.346(4)魡，1.343(4)
魡。由于 N(1)- C(2)中的 N(1)连接 sp2杂化的 C(3)和
C(2)连有吸电子基 N(2)而使之最长，N(2)- C(2)中 N
(2)连接 sp3杂化的 C(1)而使之最短。在这 4个准肽
键中含有 3个 C= O，其中相差最大也是最短的是
O(1)- C(3)，只有 1.221(4) 魡，是由于连接了 sp3杂
化的 C(1)的缘故。
4.3.2 氢键 化合物 1中含有 4个独立的分子间氢
键，分别对应于与 O和 N相连的 4个活泼氢：H
(4)、H(1)、H(2)和 H(3)，而与 sp3杂化碳 C(1)相连
的 H(1A)未能与 O或 N形成分子内或分子间氢键。
这 4个活泼氢分别连在羧基 O和三个酰胺基 N上，
受体是分子中的三个 C=O，其中 O(1)和 O(2)分别
接受一个氢键，O(3)则接受 2个氢键而形成 4个分
子间氢键，见表 7。而化合物 1并不存在分子间氢
键，如果要形成分子内氢键，必须要求 O(3)与 H
(1)或 H(2)的原子间距离小于 3.5 魡，而实际上 O(3)
表 2 化合物 1的非氯原子坐标(×104)和等效各向同性位移
参数(魡2×103)
表 3 化合物 1氢原子坐标(×104)和各向同性位移参数
(魡2×103)
Atom x y z U(eq)
O(1) 682(3) 1774(4) 9216(1) 26(1)
O(3) 2347(3) 3903(4) 7462(1) 26(1)
N(1) 3482(3) 2715(5) 9487(2) 24(1)
N(3) 2110(3) -468(5) 7522(2) 24(1)
C(2) 4986(4) 1977(5) 9127(2) 24(1)
C(4) 1849(3) 1846(5) 7089(2) 21(1)
O(2) 6379(3) 2871(4) 9376(2) 29(1)
O(4) 1060(3) 1775(5) 6267(2) 39(1)
N(2) 4669(3) 117(5) 8501(2) 27(1)
C(1) 2891(4) -539(5) 8419(2) 23(1)
C(3) 2167(4) 1462(5) 9080(2) 23(1)
Atom x y z U(eq)
H(1) 3400 3836 9916 28
H(3) 1804 -1893 7256 29
H(1A) 2742 -2284 8671 28
H(2) 5424 -600 8186 33
H(4) 868 3263 6091 59
提取物与应用
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与 H(1)的距离是 3.501魡，而与 H(2)的距离则长达
3.663 魡；另一种可能是 C(1)和 O(4)在化学键 N(3)
- C(4)的同一侧，但是 X射线衍射结果并非如此。
在氢键键角中，偏离线性关系最大的是 N(3)- H(3)
…O(3)，其键角为 135.8 魡，N(3)与 O(3)距离为
2.902(3) 魡，氢键键长为 2.22 魡，这主要归因于 C
(1)- N(3)…O(3)、C(4)- N(3)…O(3)和 C(4)- O(3)…O(3)
的异常值：分别为 66.65、101.32°和 111.14°。
4.3.3 偶合常数 H(1A)有 2个邻位氢(H(2)和 H(3))，
但是在 1H- NMR 中 H(1A)只表现出与 H(2)相互偶
合，偶合常数为 J=8.0 Hz；而与 H(3)没有表现出明
显的偶合。经 X射线衍射实验发现 H(3)- N(3)- C(1)
- H(1A)的二面角是 13°，H(2)- N(2)- C(1)- C(1A)的二
面角是70°。由 Karplus 公式计算可知，H(3)与 H
(1A)的偶合常数大小为 J=7.8 Hz，H(2)与 H(1A)的偶
合常数大小为 J=0.7 Hz[5- 6]。由于 H(2)与 H(1A)的偶
合常数很小而没有表现出明显的裂分。
4.3.4 绝对构型 在进行 X射线衍射实验时，由于
化合物 1不含有重原子(Z＞14)，并且反常散射能
力太弱而无法通过 Flack常数确定手性碳 C(1)的绝
对构型。化合物 1 的酰胺型衍生物 - 尿囊素(Al-
lantoin)也是一种天然产物，与化合物 1 一样具有
一个手性碳 C(1)。s- GRAVENMADE通过 ORD和
CD实验确定(- )- 尿囊素的绝对构型为 R 构型 [7]。
本文测定化合物 1的旋光值为!a 20D＝- 3.350(c=0.
5，DMSO)。鉴于其旋光值与(- )- 尿囊素一致，因
此确定化合物 1的绝对构型为 R构型。
综上分析，确定该化合物为(R)- 2,5- 二氧 - 4-
咪唑烷基 - 氨基甲酸，命名为(- )- 假韶子素。
参考文献：
[1] 吴德邻.广东植物志(第一卷).广州:广东科技出版社,1987:
252
[2] 陈光英,朱国袁,韩长日, et al. A new pyranoxanthone from
the stems of Calophyllum membranaceum.ARKIVOC,2008,
(xiii):249-254
[3] 莫峥嵘,陈光英,韩长日,等.青梅茎的化学成分研究(Ⅰ).
中山大学学报,2007,46(3):126-128
[4] G M Sheldrick. SHELXL-97, Program for X-ray Crystal
表 6 化合物 1各向异性位移参数(魡2×103)
Atom U11 U22 U33 U23 U23 U12 Atom U11 U22 U33 U23 U13 U12
O(1) 25(1) 26(1) 29(1) -1(1) 4(1) 0(1) O(2) 24(1) 29(1) 35(1) -3(1) 2(1) -2(1)
O(3) 29(1) 19(1) 29(1) 0(1) 3(1) -3(1) O(4) 45(2) 34(1) 40(1) 4(1) 3(1) 5(1)
N(1) 23(1) 23(1) 25(1) -2(1) 1(1) -1(1) N(2) 24(1) 28(1) 30(1) -6(1) 3(1) 1(1)
N(3) 32(1) 16(1) 25(1) -1(1) 1(1) -1(1) C(1) 25(1) 19(1) 25(1) -1(1) 2(1) -2(1)
C(2) 24(1) 21(1) 26(1) 1(1) 2(1) -1(1) C(3) 24(1) 20(1) 24(1) 24(1) 1(1) 1(1)
C(4) 19(1) 20(1) 25(1) -1(1) 4(1) 1(1)
表 7 化合物 1氢键键长(魡)、键角(°)和对称位置
Hydrogen Bonds
Distances
Angles(°) Site Symmetry
DH(魡) HA(魡) DA(魡)
O(4)-H(4)魡O(1) 0.82 2.22 2.990 (3) 156.4 2_556
N(1)-H(1)魡O(2) 0.86 1.99 2.817 (3) 161.1 3_667
N(2)-H(2)魡O(3) 0.86 2.07 2.894 (3) 159.8 2_646
N(3)-H(3)魡O(3) 0.86 2.22 2.902 (3) 135.8 1_545
O4
C4
N3
C1
N2
C2
O2
N1
C3
O1
O3
图 1 化合物 1的 ORTEP图
图 2 化合物 1在晶胞中沿 b轴方向的分子叠积图
提取物与应用
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2009年 第 34卷 第 12期
Structure Solution and Refinement.Gottingen University
[5] M Karplus. Contact Electron -Spin Coupling of Nuclear
Magnetic Moments. J Chem Phys,1959,30(1):11-15
[6] M. Karplus. Vicinal Proton Coupling in Nuclear Magnetic
Resonance. J Am Chem Soc,1963,85(18):2870-2871
[7] E J s-gravenmade, G D Vogels, C Van Der Drift. Prepara－
tion, Properties and Absolute Configuration of (-)-Allan－
toin. Rec Trav Chim,1969,88:929-939
纤维素酶-超声辅助提取麦麸
总黄酮的工艺研究
Study on total flavones extraction from wheat bran under the
intergrated treatment with ultrasonic and cellulase
WANG Xin, XIAO Kai-jun*
(Research Institute of Light Industry and Chemical Engineering, South China University of
Technology, Guangzhou 510640)
Abstract: Wheat bran was treated in cellulose and ultrasonic, the extraction rate of total flavones was
measured under different treatment condition. The extraction effects of different methods and DPPH radical
scavenging activity of crude extracts were compared. The optimum condition of extraction was obtained
through orthogonal test. Experiment results show that the optimum extraction parameters were: 60% volume
fraction of ethanol, temperature of 50 ℃ , pH5.5, 0.55% dry weight of cellulase, solid to liquid ratio of 1 ∶25,
ultrasonic power of 60 W, extraction time of 30 min, extraction series of 2. Under such condition the extraction
rate of total flavones was up to 0.2355%. The cellulose-ultrasonic extraction method shows high effectiveness
王 新， 肖凯军 *
(华南理工大学轻工与食品学院轻化工所，广州 510640)
摘要： 以小麦麸皮为原料研究纤维素酶与超声辅助提取黄酮类物质的作用规律，考察反应条件
对总黄酮提取率的影响，对不同提取方法的提取效果和粗提物的 DPPH清除活性进行了比较，
并采用正交试验对提取工艺进行了优化研究。结果表明最佳提取条件为：乙醇体积分数 60%、
温度 50 ℃、pH5.5、加酶量 0.55%、料液比 1∶25、超声功率 60 W、提取时间 30 min，确定提取
级数为 2次。在最佳工艺参数下提取率可达 0.2355%。采用纤维素酶与超声辅助提取，可有效提
高麦麸总黄酮的提取率，粗提物得率高，且 DPPH清除活性较强。
关键词： 纤维素酶；小麦麸皮；总黄酮；超声；DPPH清除活性
中图分类号： R 284.2 文献标志码： A 文章编号： 1005-9989(2009)12-0230-05
收稿日期： 2009-03-15 *通讯作者
基金项目： 2007年粤港关键领域重点突破项目(2007Z1-E6011)。
作者简介： 王新(1984—)，男，硕士研究生，研究方向为天然糖质分离春花新方法技术。
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提取物与应用
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