全 文 ：北京大学学报 ( 自然科学版)
A e t 仓 S e i e n ti a r u 卫以 N a t 妞 r 公i u m
U n iv e r s it a t i , P e k in e n s 认 (4 ) ,
一九八六年第四期
19 8 6
牛r筋果有效成分牛晶 1 的分子和晶体结构
卫新成 金祥林 . 顾考诚
(北京大学生物系、 化学系奋)
王玫馨 朱元龙 介 ,
(中山 医学院化学教研室 , 中国科学院上 海药物所”
摘 要
本文报道牛晶 1 的晶体结构和分子结构 。 使用 S Y N T E x R : 四圆衍射仪收集到22 18
个独立的三维强度数据。 晶体空间群为 P2 : /c , 晶胞参数为 : = 15 . 0 5 8 (3) A , b 二 6 . 16 1
( i ) A , 。 = 25 . 59 5 ( 3 ) 人 , 口= 10 5 . 7 5 ( 1 ) ’, z ‘ 4 , 分子式 C : 。H , 。o 一。 用直接法导出初
始结构 , 用块矩阵最小二乘程序修正 , 最后的 R 值为 0 . 074 5 。 确定了分子的空间构型 ,
并对分子的结构特点进行了讨论。
一 前 言
草药牛晶果是苦木科牛筋果属植物( H a r r i s 。 n i 二 P e r r o r a t e
植物在我国仅此一种 , 资源丰富。 民间用根茎煎剂治疗疟
症和疮疖 。筛选证明有抗鼠疫活性 t , 〕。在分离得到的四种成
分中, 根据化学反应及光谱数据推出牛晶 工是异前胡色原
酮一7 一甲醚 , 其结构式如图 1 所示。 收得率约为1 % 。 在体
外 , 牛晶 工水溶液抑制 3 H 一T d R 渗人白鼠肝癌腹水细胞 ,
其抑制率为78 % , 不同浓度的抑制率的差异较小 (71 %一
7 8 % ) , 该药在水中的溶解度不大 , 浓度不易提高。 还未
投人使用 。 对牛筋果化学成分的研究 , 尚未见国内外报道 。
为了研究牛晶 I 的空间构型与抗癌活性的关系 , 我们测定
了它的分子和晶体结构 , 为进一步探讨它的性能提供基础 。
B l a n e o M e r r
.
) H a r r i , o n i a 属
二 实 验 工 作
将粉末状的牛晶 I 样品溶解在 75 %的乙醇中, 在室温下 , 静置数天 , 即可得无色透明为
晶体 。
本文 19 5 4年 6 月 6 日收到
DOI：10.13209/j.0479-8023.1986.046
, 16
, 北 京 大 学 学 报
使用 5Y N T E x R 3 型四圆衍射仪收集强度数据 。用 M o l 。 射线并经石墨单色器单色化 ,
波长只 = 0 . 7 1 0 6 9 A , 采用 2 8 一 0 方式扫描 , 在5 0 < 2 0 < 5 0 。范围内收集到 I ) 1 . 9 6 占 ( I )
的2 2 1 8个独立衍射点。 以 1 0 个衍射点为周期选用两个标难反射点来监控晶体及仪器的稳定
性, 所得结晶学数据 : 化学式为 c : 。H : . 0 ; , 空间群为 P 2 1 / e , 晶胞参 数 a = 1 5 . 0 55 ( 3 ) A ,
五= 6 . 1 6 1 ( i ) A , c = 1 5
.
8 9 5 ( 3 ) A , 刀= 1 0 5 . 7 5 ( i ) 。 , 晶胞体积 v = i 4 i 9 . 7 5 A , , F ( 0 0 0 ) =
5 8 3
.
9 4 , Z 二 4 , D 。二 1 . 3 9只/ 。。 , , D . = 1 . 1 7 9 / e m s o
三 结构的测定和修正
数据经过经验吸收校正 , 由 W ils on 统 计 法处理 , 得到比例因子 K 二 1 . 393 , 平均温度
因子 B 二 3 . 18 。应用 s H E L x T L 程序获得了 E 图 , 从 E 图中引出全部非氢原子的坐标参数 。
然后 对全部非氢原子采用块矩阵最小二乘进行各向同性修正 , R 二 。, 。95 。
从差值 F ou : ie r 图结合非氢原子坐标参数得全部氢原子 。 最后 , 对所有非氢原子坐标和
各向异性温度因子 , 对氢原子坐标和各包同性温度因子进行修正 , 最后 R 值为0 . 0 745 。 非氢
原子坐标参数及热参数列于表 I ; 键长数据列于表幻 键角数据列于表 3 。 表 4 为原子平面
方程数据 。
!
表 1 非 氢 原 子 坐 标 参 数 及 热 参 数
原 子 X ( S D ) Y ( SD ) Z ( SD ) B e , (s D )
r,已. .‘卫万lr‘I
le于.,诬Lr二1.,.二
!0
.
3 8 3 4 ( 4 )
0
.
3 0 4 6 ( 4 )
0
.
2 5 8 4 ( 3 )
0
.
3 9 2 5 ( 4 )
0
.
3 1 3 8 ( 4 )
0
。
2 7 7 0 ( 3 )
0
.
3 6 8 0 ( 4 )
0
.
4 9 0 0 ( 3 )
0
.
2 6 7 9 ( 4 )
0
.
4 1 8 7 ( 4 )
0
.
4 2 5 7 ( 3 )
0
.
1 8 2 3 ( 4 )
0
.
2 9 0 7 ( 4 )
0
.
5 0 1 6 ( 3 )
0
.
3 2 5 3 ( 4 )
0
.
2 2 9 6 ( 5 )
0
.
0 9 5 6 ( 4 )
0
.
0 2 3 5 ( 4 )
0
.
0 1 7 4 ( 5 )
一 0 . 0 6 1 6 ( 5 )
0
.
4 6 7 9 (1 0 )
0
.
4 0 1 7 ( 9 )
0
.
2 1 8 6 ( 7 )
0
.
7 7 3 4 (1 0 )
0
.
6 8 9 3 ( 1 0 )
0
.
7 8 8 2 ( 7 )
0
.
1 5 8 2 ( 1 0 )
0
.
4 0 6 3 ( 7 )
0
.
5 0 4 3 ( 9 )
0
.
3 4 8 8 ( 9 )
0
.
6 5 8 8 ( 9 )
0
.
4 2 10 ( 1 0 )
0
.
1 0 6 0 ( 1 0 )
0
.
7 3 9 1 ( 8 )
0
.
9 6 5 1 ( 1 1 )
一 0 . 0 8 0 0 ( 1 2 )
0
.
5 2 生2 ( 1 1 )
0
.
4 2 6 6 ( 1 2 )
0
.
1 9 1 4 ( 1 4 )
0
.
5 5 1 4 ( 1 5 )
1
.
0 5 0 3 ( 3 )
0
.
9 8 8 0 ( 4 )
1
。
0 0 3 0 ( 2 )
0
.
9 3 4 6 ( 4 )
0
.
8 94 8 ( 3 )
0
.
8 1 61 ( 2 )
1
.
1 3 9 6 ( 4 )
1
.
1 8 7 4 ( 2 )
0
.
9 10 1 ( 3 )
1
.
1 3 0 5 ( 3 )
1
.
0 3 2 3 ( 3 )
0
.
8 4 26 ( 3 )
1
.
0 7 8 9 ( 4 )
1
.
09 1 5 ( 3 )
0
.
7 9 1 3 ( 4 )
1
.
0 8 3 3 ( 5 )
0
.
8 5 1 4 ( 4 )
0
.
8 6 7 1 ( 4 )
0
.
8 8 1 8 ( 6 )
0
.
8 7 2 0 ( 6 )
0
.
0 4 1 8 (2 5 )
0
.
0 3 9 6 (2 0 )
0
.
0 4 6 9 ( 15 )
0
.
0 4 5 3 (2 1 )
0
.
0 4 3 7 (2 7 )
0
.
0 5 8 6 (2 0 )
0
.
0 5 0 2 ( 2 4 )
0
.
0 6 2 0 ( 2 1 )
0
.
0 4 2 5 ( 2 6 )
0
.
0 4 2 9 ( 2 7 )
0
.
0 4 2 8 ( 2 6 )
0
.
0 4 74 (2 4 )
0
.
0 4 7 6 (2 3 )
0
.
0 5 7 7 ( 19 )
0
.
0 5 3 1 (2 7 )
0
.
0 6 16 (3 2 )
0
.
05 62 (2 7 )
0
.
0 5 9 5 (2 6 )
0
.
0 8 7 3 (4 1 )
0
.
1 0 0 2 (4 7 )
cl’qols几仇lzOaiocleg
牛筋果有效成分牛晶 工的分子和晶体结构 1 7
表 2 键 长 数 据
键 键 长 (s n ) 人 键 键 长 ( S D )人
C i一0 :
0 :一C :
C :一C s
C s一C s
C。一C i ‘
C i ‘一C i s
C i s一C i 。
C i 6一C :
C s一0 1
0 1一C : 。
C i o一C i :
1
。
4 2 5 ( 8 )
1
。
3 67 ( 6 )
1
。
3 8 8 ( 8 )
1
。
3 67 ( 7 )
1
.
3 8 5 ( 7 )
1
.
4 0 4 ( 8 )
1
.
3 9 2 ( 8 )
1
. 生0 1 ( 7 )
1
.
3 8 0 ( 7 )
1
.
3 63 ( 7 )
1
.
3 3 4 ( 7 )
C i :一C , 3
C , 3一C i‘
C , ,一 0 ;
C i 3一 0 3
C i o一C l l
C s 一C :
C 4一C。
C S一C。
C 6一 C 7
C 6一 C ,
1
. 卖3 0 ( 8 )
1
.
44 1 ( 7 )
1
。
3 6 1 ( 6 )
1
.
25 3 ( 6 )
1
。
4 8 4 ( 1 0 )
1
.
5 2 4 ( 7 )
1
.
4 9 3 ( 9 )
1
.
3 2 2 ( 1 0 )
1
.
4 7 5 ( 1 1 )
1
.
5 14 ( 1 0 )
表 3 键 角 数 据
键 角 度 ( SD ) 键 角 度 ( S D )
C : 一C 3一C s
C 3一C s一C i ‘
C s一C i ‘一C , s
C i 4一C z s一C x ‘
C i :一C l 。一C :
C i 6一C。一C 3
C a一0 1一C l o
0 1一C i o一C i Z
C J 。一C z Z一C : 3
C i Z一 C z 3一C l ‘
C i 3一C l ‘一C S
C i ‘一C s一0 1
C i z一C z o一 0 1
C i l一C l o一C 1 2
0 3一 C i 3一C i :
1 1 6
.
1 ( 4 )
12 4
.
8 ( 5 )
1 1 6
.
6 ( 5 )
1 2 2
.
2 ( 4 )
1 1 6
.
6 ( 5 )
1 2 3
.
7 ( 5 )
1 1 9
.
6 ( 4 )
1 2 3
.
4 ( 6 )
1 2 0
.
6 ( 5 )
1 1 5
.
4 ( 4 )
1 2 1
.
5 ( 5 )
1 1 9
.
4 ( 5 )
1 1 1
.
0 ( 5 )
1 2 5
.
6 ( 6 )
1 2 2
.
4 ( 5 )
0 ‘一C i 。一C z ;
0 :一C i s一C i 。
C :一 0 2一 C i
0 :一C :一C , ‘
0 :一C :一C 3
C 。一C 6一C :
C 。一C 6一C :
C ,一C 6一C :
C 6一C S一C 4
C S一 C‘一C 3
C ‘一 C 3一C Z
C ‘一 C 3一 C s
C 3一C a一0 1
C zs 一C i ;一C : 3
0 3一C z 3一C i ‘
1 2 0
.
4 ( 5 )
1 17
.
4 ( 5 )
1 1 8
.
9 ( 4 )
12 0
.
9 ( 5 )
1 15
.
4 ( 4 )
1 1 3
.
6 ( 6 )
1 2 1
.
9 ( 7 )
1 2 4
.
5 ( 7 )
1 2 7
.
4 ( 6 )
1 1 2
.
6 ( 5 )
1 2 1
.
3 ( 5 )
1 2 2
.
6 ( 5 )
1 1 5
.
8 ( 4 )
12 1
.
9 ( 4 )
1 2 2
.
2 ( 5 )
用 O R T E P 程序画出分子的构型 , 示于图 2
四 结构的描述和讨论
牛晶 I 分子的骨架是由苯环并联一个毗喃酮环而成的。 从平面方程所得数据 (表 4 ) 可
知除侧链异戊烯基的几个碳原子偏离平面外 , 其它原子中心均处在同一平面上 , 结合键长狡
据 (表 2 ) 来看 , O ( : ) 参与由苯环和耽喃酮环共同组成的共扼体系, 因为它与相 邻 C( : ) 原
子间的键长介于单键 (1 . 4 2 A )和双键 ( 1 . 21 A )的键长之间。 毗喃环上各原子间的键长与前人
1 8 北 京 大 学 学 报
结果大体一致 〔2 〕; C ( : : 》与 C ( : ‘) 和 C ( , 2 ) 之间由于它们的键的两端与双键相邻 〔3 , , 所以 C 《: :厂
众 : ‘) 键长为 1 . 4 A , C ( , 3 ) 一c 、1 2 》 键长为 1 . 43 A 。 苯环的平均键长为 1 . 39 人, 与正常情况一
致 L ‘, 。 与苯环连接的一C ( : 。 ) 一。( ‘ ) 一键长为 1 . s 6 i A , 与1 . 3 8 A相近 〔5 ’〔‘’ , 说明该键是一C 一 o H 键 。
苯环上甲氧基的 甲基由于空间效应而远离异戊烯基 。
表 4 原 子 偏 离 平 面 的 距 离
平面方程为o . 5 6 g 6 X + ( 一 0 . 5 5 1 4 ) Y 一 ( 一 0 . 6 0 9 5 ) Z = 一 7 . 6 5 5 5
原 子 偏离平面的距离 原 子 偏离平面的距离
队qC10仇CIl几吼0 . 0 1 2 0
一 0 . 0 0 9 1
一 0 . 0 2 9 9
一 0 . 0 0 石5
0
.
0 0 9 3
0
.
0 5 0 9
0
.
0 2 5 1
0
.
0 4 1 0
0
。
0 0 1 8
0
.
0 1 9 2
一 0 . 0 0 4 9
0
.
0 2 6 3
一 0 . 0 3 5 0
一 0 . 0 3 7 5
0
.
2 0 7 5
一 0 . 1 0 3 0
一 1 . 3 4 9 0
一 1 . 9 4 0 2
一 1 . 3 5 6 8
一 3 . 3 3 9 9
clz仇几Cs
牛筋果有效成分牛晶工的分子和晶体结构 1 9
牛晶 I 分子的晶体结构表明 , 该分子在结构上有如下特点 : ( 1 ) 整个分子结构比较简
单。 若有生物学意义和药物学意义 , 便于工人合成。 ( 2 ) 非极性化学效应与极性化学效应
分别表现在分子两端。 虽然在咄喃酮环一端有氧存在 , 但它是处于异戎烯基和甲基之向, 化
学反应的进行会受到位阻效应的影响。 ( 3 ) 在极性基 团 一C ( , : ) 一 0 ( : , 和一C ( 1 。、一o ( ; 》H 之间
形成了分子内氢键 , 它的键长为2. 58 9 A 。 虽然 , o H 中氢的NMR 的 d 值为 12 . 6甲 , , 表示这
一氢键有一定的稳定性。 但从图 1 观察 , 经基的氢原子指向分子平面的下方 , 使该氢键具有
一定的夹角 , 又会影响它的稳定性 , 这与该分子的化学性质是相吻合的 , 晶体在水中的溶解
度受到限制。 我们认为 , 在化学上对该分子进行一些修饰 , 使经基以盐的方式存在 , 就会增
加水溶性而提高其生理活性 。
据有人研究 〔” , 化学致癌物进入体内后 , 需要经过细胞内微粒体酶系统代谢后 , 才能成
为亲电子的最终致癌物 , 如苯并 ( a )龙 自由基中间产物可能就是这样 。 这些中间产物又是通
过这些酶的代谢解毒而排出体外。
目前 , 虽然对该分子的作用机理还不清楚 , 但从苯并 ( a )花自由基中间产物酶代谢的研
究中得到启示, 该分子的酮基和经基的存在是非常重要的 , 有可能在反应中取代致癌物井代
替酶的解毒作用 。
除此而外 , 异戊烯基的存在和甲氧基的存在 , 也是值得注意的。
参 考 文 献
王玫馨等 , 药学学报, 1 8 ( 2 ) , 2 1 3 ( 1 9 8 3 ) 1 报·
E
.
R o d u l f o D e G i l , e t a l
. , A e t a
.
c r y s t
.
S e e t
. , B 33 , 12 6 9 ( 1 0 7 7 )
.
K a r l s s o n B
. , et a l
. , A e t a
。
Ch em
.
S e a n d 二 2 7 2 9 4 5 (1 9 7 3 )
.
M a e d o n al d A
.
L
. , e t al
. , Can
.
J
.
Ch e m
. , 5 2 , 7 2 3 ( 1 9 7 4 )
.
T o s i o s a k u r a i , A e t a
.
C r y 就 . , B 2 4 , 4 0 3 (1 9 6几) .
p a r B
.
R e e s , A e t a
.
C r y st 二 B 26 , 12 9 2 ( 1 9 7 (! ) .
吴元德等 , 第四届全国生物物理学学术会议论 之摘要汇编 (上 ) , P 72 , 1 9 8 3.
‹J一J .一I曰,Jl .Jf es有1452367r
.LJ.‘rlj‘rL‘J
T h e M o l e e u l a r a n d C r y s t a l S t r u e t u r e o f N i u 一J i n g l
平e i X i n e h e n g C u X i a o e h e n g
( D e 尸a r r o e n t o f B i o l o g 了, P e 森i n g U n i , e r s i t犷)
J 乞n X 乞a n g l乞n
( D e 夕a r t m e n , o f Ch e nz i s r r y , P e 无i n g U n i : e r s i t y )
平a n g 万e i劣 i 几 Z h u Y u a n l o n g .
( D e P a r tm e n t o f Ch e o i s t r 犷, Z h o n g Sh a n
* S h a n g h a i I n s t i t u t e o f 万a t e r i a M e d i e a ,
万 e d i e a l
A e a d e邢玄a
C o l l e g e ;
S i n i e a )
A b s t r a e t
T h e m o l e e u l a r a n d e r y s t a l , t r u e t u r e o f N i u 一J i n g h a s b e e n d e t e r m i n e d f r o皿
20 北 京 大 学 学 报
2 2 1 8 t h r e e d i扭e n s i o n a l X 一 r a y d a t a e o l l e e t e d b y S Y N T E X R 3 f o u r e i r e l e d i f f r a e t o m e -
t e r
.
T h e e r y s t a l 15 m o n o e l i n i e w i t h s P a e e g r o u P p Z : / e ; a = 1 5
.
0 5 8 ( 3 ) A
,
b = 6
.
1 6 1 ( 1 ) A
,
c 二 1 5 . 5 9 8 ( 3 ) A , 刀= 1 0 5 . 7 5 ( i ) 。 ; z 一 4 . T h e e r y s t a l s t r u e t u r e h a s b e e n s o l v e d b y d i r e c t
m e t五o d a n d r e f i n e d b y b l o e k l e a s t s 任u a r e r e f i n e m e n t w i t h P o s i t i o n a l P a r a m e t e r s , a n -
i s o t r o P i e t e m P e r a t u r e a n d s e a l e f a e t o r f o r n o n h y d r o g e n a t o m s
.
T h e f i n a l R f a e t o r i、
0
。
0 7 4 5
.
T h e r e l a t i o n b e t w e e n t h e e r y s t a l s t r u e t u r e a n d P r o P e r t i e s h a v e b e e n d i s e u s s e d
.