全 文 ：第 4 卷 第 4 期
1 5 8 9年12月
结 构 化 学
Th e J or n a ul of S tr ue t u
r a l Ch e m is tr y
V ol
.
4
,
N o
。
4
D e e
.
19 85
草药牛筋果化学成分的研究W
牛晶V的分子晶体结构
卫新成 潘佐华 . 顾孝诚
( 北京大学生物系 、 化学系 . )
王玫馨 朱元龙二
( 中山医学院化学教研室 ; 中国科学院上海药物研究所” )
用 S Y N T E X R 3 型四 圆衍射仪收集 了牛晶 V 的三维衍针数据 , 晶体空间群 为
P Z , /
e , a = 9
.
6 2 0 ( 6 )
,
b = 1 4
.
6 6 0 ( 8 )
, e = 1 0
.
7 0 9 ( 6 )入, 日= 1 0 1 . 1 2 “ ; Z = 4 。 分
子式为 C : 。 H : ` O 。 · H : O 。 利用直接法和差位 F ou ir e r法解出 了晶体结构 。 经位笠
坐标参教 , 各向异性温度因子和比例 因子 , 块矩阵最 小二 乘修正 , R值为。 . 0 5 2 2 。
结构分析表明 , 苯环处在分子的中心位置 , 笨环 两侧是两个六员杂环 。 除个别
原子外 , 大部分非氮原子都处在同一个平面上 。 分子内存在着一个较大 的 共 机体
系 。 所有的极性基团都分布在分子的外侧 , 这种结构可能与杭癌机理 有密切 的关 系。
草药牛筋果 ( H a r r i s o n i a p e r f o r a t e B l a n e o M e r r . ) 是 苦 木 科 牛筋 果 属 植 物 。
H a r r i s o n 认 属植物在我国仅此一种 。 民间用根茎煎剂治疗疟疾和疮疖〔 ’ 〕 。 中山医学院 等 单
位亦筛选 出具有抗鼠疟活性的组分 〔“ 〕 , 并从根部分离出四种色原酮 〔3〕 , 最近又分离 出一种有
HǎL-0
机酸 , 编号为牛晶 V 。 根据化学反应及光谱数据 , 已测
定其平面结构为 ( I ) 〔4〕 , 系一新化合物 , 命名为牛筋果
酸 ( p e r f o r a t li C a e i d ) , 收率可达~ 1 % 。 用该化合物
的水溶液进行了 “ H一 T d R体外渗入小白鼠肝癌 腹 水 细
胞实验 , 其抑制率为 91 . 19 % ,体内实验 ( 实体癌 ) 亦有
一定抑制率 ( 37 % ) , 此实验工作目前还在重复进行。
因此我们协作对该分子晶体的结构进行了研究 , 进一步
证实其结构的正确性 , 并为了进一步确定其分子结构和
探讨结构与活性之间的关系 , 我们测定了其晶体和分子
的结构 。
C 0 0 11
H3 C
卜l多C
198 3年 1 2月 2 9日收到
DOI : 10. 14102 /j . cnki . 0254 -5861. 1985. 04. 005
结 构 化 学 4 卷
实 验
牛晶 V样品在 75 % 乙醇中粗结晶 , 随后在添加少量甲醇的 95 % 乙醇溶剂中重结晶 ,得到黄
色透明的长方形晶体 。 挑选线度为 1 . 0 丫 1 . o x l . s m m 的单晶用于衍射实验 。
在 S Y N T E X R 。型四圆衍射仪上收集强度数据 。 M o K 。 射线经过石墨单色器后 的 波 长
入= 0 . 7 16 5人。 采用 2 0一 G扫描方式 , 以 4 ~ 2 9 . 3 o m i n 一 `不同的扫描速度在。 “ < 2 0 ( 5 0 “ 范 围
内收集到 2 5 8 3个独立衍射点 。 以 1 0 个衍射点为周期选用两个标准衍射点来监控晶体和 仪 器
的稳定性 。
强度数据经 L P校正及经验吸收校正 。用W i l s o n统计算法 得 到 整 体 温度 因 子 B 二 0 . 41
(入“ )及比例因子 K 二 1 . 1 3 5 。
晶体属单斜晶系 , 空间群 为 P Z , c/ , 晶 胞 参数 a = 9 . 6 2 0( 任 ) , b 二 1 4 . 6 6 0( 8 ) , 。 =
1 0
.
7 0 9 ( 6 )入 , 日= 1 0 1 . 1 2 。 。 晶胞体积为V = 1 4 5 2 . 1 6入“ , 计算密度D = 1 . 3 5 9 / e m “ , 线 性
吸收系数件 = 1 . l e m 一 ’ , F ( ` 0 0 0 ) = 6 2 3 . 0 , 晶胞质量 为 z 2 0 9 . 2 A从U ,分子式为 C ; 。 H : 。 O 。 ·
H 2 0
,
Z 二 4 。
` “ , 一 ’ .
结 构 测 一 定 与 修 正
应用 S H E L X T 毛程序获得了E 图 ,从 E图中引出了全部非氢原子的原子坐标 , 然后对全部
非氢原子采用块矩阵最小二乘法进行各向同性温度因子修正 , R 二 。 . 0 4 480 从差值电子密度
图上还可明显地看到有一个较高的峰 。 经分析确定为水分子的氧原子 。 再经差值 电子密度函数
计算和修正 , 确定了全部氢原子坐标 。 然后对全部非氢原子坐标参数及各向异性温度因子 ,
对氢原子坐标参数及各向同性温度因子进行修正 , 最后 , R = 0 . 0 5 2 2 。
表 1 原 子 坐 标 和 热 参 ` 数
口t o日 日。q 决t M 口 l 呀口O
的犯.M巧盯24·坟.n加.2爪.么乙屯杭瓦C (`奋
C t 7I
C (8 )
C《, l
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C《 12,
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C《 15》
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一
0
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.
23 19 (5 )
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0
。
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0
.
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.
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0
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.
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.
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.
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.
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.
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0
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0
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0
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一
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一
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.
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0 (2 ) 0
.
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0
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.
0` 21 13 1 0
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0 ( 6 ) 0
.
Z12t ( 2》 0 . 62 , 4 12》 0 . 095日 ( 2》
0 (“ ) 一 0 . 件803 (峪1 0 . 7 114 《3》 0 . 032, ( 3!
C川 0 . 31, ` (弓) ’ 0 . `引 2 《 3争 0 . 282` t3》
C【2) 0 . 184, 《 4李 0 . 6770 《 2) 0 . 1日` 5 ( 31
C《 3) 0 . 0571 (心) 0 . 70 7` 13) 0 . 195, 13】
C《 4 ) 一 0 . 0667 (件1 0 . 6? 17 ! 31 0 . 0, 56 (苏)
C ( 5 )
一
0
.
03` 3 (4 1 0
.
6今07 12 ) 一 0 . 0 139 ` 3】
4期 草药牛筋果化学成分的研究丁牛晶 V 的分子晶体结构 2 8 3
表 2 分 子 中 主 要 键 长( 入 )
、.口.、.`砚矛叮、 .仁口J 叹“已J l妞J 月t...``J . ,、弓抖匕OkJ,矛凡乙JO, .J日`UJ.``n,,r自M八勺」.,.皿IJ、甘姗甘1
.…亡J工tJ二l匕口,的加肋巧幻..,、甘,`.性口.、U..舀`皿几.二舀0砚l ) · C ( l }0《2) 一 C川
0 13!
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.
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C( , 》 一 C( 15)
C ( 10卜 C111 ,
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C ( 10卜 C t 13】
以 13)一 C《 14}
以 14卜 C ( 151
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1
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东. 320 (` )
1
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1
.
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表 3 分 子 中 主 要 键 角
. . . - . . . 一 ~ . ~ 二 , . ~ . . . . . . . . . . . . . . - . ~ , . , . . - - . . … 叮 - . , … , . 性户 , -… 嗯 . ~ . 一 . - 二 ~ ~ . . . . . . . . . . …… ~ . . - -减
C《6 ) 一 0 (引 一 C《7 , 116 . , (3 l C (引 一 C(5》 · C(6 ) 12布. 1 ( 3于 C ( t l卜 C( 10卜 C l l Z I 112 . 5 《 41
C吃, 》 一 0 (5 1 一 C吸10 1 11, . ` (3! C吃今》 一 C叹5) 一 心l t6 } 飞19 . ` 几3) C吃川 一 〔` 10卜 以飞51 110 . 3 ` 3,
C《2 , 一 0 ( 6 1 一 C (16 ] 11日. 6 ( 3I C( 6 ) · C【5 ) 一 C〔 l` ) 116飞3 (苏! C( 12卜 C ( 10卜 C( 13 } 111 . 4 ( 3,
0 1 1)
·
C( l ,
一
0《2 ) 125 . 9 《3】 0《4 } 一 C《6! 一 C《5 ) 1 16 .礴 〔3! C ( 10 )一 C ( 13 )一 C ( 14 ) 122 . 1 ( 4 )
0 11)
一
C 11】 一 C( 2) 122 . 2 (3 1 0 (峨) · C(6】一 C (8 ) 123 . 1 (3 l C( 13)一 C( 1引 一 C( 15! 1 1, . , ( 3,
0砚2 ) 一 C川 · C屯2 , 1 11 . , (3 l C (5》 · C (` l · C18 ) 120 . ` (3! C《9 ) 一 以 15卜 C t兔今今 ! 18 . 0 。 l
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一
C《2! 一 C ( l ) 110 . 0 (苏! C 16 1 · C《B) 一 C( , ) 120 . 3 ( 3l C《甲】一 C( 15卜 C《 l` 】 116 . 0 ( 3 }
0 (` )
一
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一
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.
0 (3 1 0 15 )
一
C砚宁】 一 C18 ) 116 . 6 ( 3) C ( 141一 C( 15 )一 C ( 16 ) 125 . 8 ( 3)
C 11 )
一
C砚Zj 一 C (3 ) 13` . 0 ( 2j 0《5 ) 一 C ( , ) 一 C ( 15) 12! . 2 《3) 0 ( 6) 一 C ( 16 )一 C《 5 ) 122 . 0 ( 3)
C (2】一 C ( 3 1 一 C几摊》 121 .石 ( 3! C (8 ) 一 C (引 一 C( 151 122 . 立〔 31 0 (6 } 一 C ( 16 )一 C吃15 ) t!飞. 2 `人l
0 ( 3)
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C《 3 1 120 . 0 ( 3 ] 0 ( 5 ) 一 C ( 10 )一 C (川 107 . 7 (3) C《 5) 一 C ( 16卜 C《 15 ) 124 .日 ( 3 )
0 (3)
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C ( 3)
二
C《 4卜一 C《5 ) 114 . 1 ( 3! 0《5 ) 一 C ( 10)一 C ( 13) 110 . 1 ( 3)
表 4 原 子 偏 离 平 面 的 距 离 (入 )
平面方程为 0 . 1 8 3 7 X + 0 . 8 5 0 0Y + ( 一 0 . 4 9 3 7 ) Z = 7 . 9 5 8 6
原 子 偏离平面的距离 原 子 偏 离 平 面 的 距 离
0
。
0 0 1 8
一 0 。 0 2 2 2
一 0。 0 2 6 7
一 0。 0 5 5 4
一 0 。 0 1 0 8
0
。
0 0 0 6
0
。
0 0 2 8
0
。
0 03 0
0
.
0 02 3
一 0 。 0 3 7 1
一 0。 0 0 1 0
一 0。 0 0 1 5
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O:
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一 0。 3 8 7 4
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2 84 结 构 化 学4 卷
翻嘟)。 ,
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图 2 晶胞中分子的堆积
4期 草药牛筋果化学成分的研究丁牛晶V 的分子晶体结构
结 构 的 描 述 和 讨 论
从图 1的分子构型看 , 苯环处在牛晶 V 分子的中心位置 , 在笨环两侧并连着两 个 六 员
杂环 。 - ·从表 4 的平面方祖数据亩以明显地着出 , 除 c : ` , ` c : 2 , c : , 和 c : 。等原子外 , 其它碳原
子和氧原子都处在向二平面上 。 从键长数据七轰恋 》`着出 , 笨环的平均键长 · ( 1 . 39 2 大 ) 与
正常情况一致 “ 气 。 ( 4 ) , 。 ( 5 )和 。 ( 6 )分别与苯环上 C ( 6 ), C ( 9 )和 C ( 1 6) 构 成 的
c一。键都比正常的双键长 , 而 比 正 常 的 单 键 短 、 ; c ( 4 )一 c( 5下扩…’ c( 3 )一 c( 4 )以 及
c( 1 4) 一 C ( 15 )键的两端都与双键相邻 ,它们的键长也介于单键和双键之间 ,这是由匹配效应
引起的〔 6〕 ; C ( 2 ) 一 C ( 3 ) , C ( 4 ) = O ( 3 )及 C ( 1 3 ) 一 C ( 2 4 )等键较明显地表现出双键的特
性 , 在无位 阻效应时有利于化学反应的进行 。
综合上述情况 ,毗喃环 B和另一六员环 A的大部分原子都与苯环构成了一个键长不均一的
大的共扼体系 。 这样 , 分子内的二 电子就有一个较大的离域范 围 , 及较小的能级间隔 , 加 之
氧原子的参与 , 有利于生色 , 这与牛晶 V所表现的淡黄色是一致的 。
六员环 A呈半椅式构型 , C ( 1 0) 偏离分子的最小二乘平面约 。 . 36 6入 , C ( 1 1) 和 C ( 12 ) 两
个甲基也随之向上偏离 。
C一 H的键长范围为 0 . 82 一 1 . 13 入 , 它们的平均值为 0 . 9 2 , 与前人结果一致 〔 7〕。
按基部分的 C ( 1 ) 一 C ( 2 )为单键 , 键长为 1 . 5 0 6入。 不参于共扼体系 。 从 C ( i )一 O ( 1 )
和 C ( 1 )一O ( 2 )的键长分别为 1 . 18 9入和 1 . 3 0 人的构型看 , 该梭基是质子化 了 。
水分子的氧原子 O , 与牛晶 V分子的叛基形成氢键 , .O 二 O间距为 2 . 5 40 入。
研究分子结构与功能之间的关系 , 是本文工作的 出发 点 。 从上述分子结构可 以看出 , 分
子中有一个键长不均一的共扼平面 ; 毗喃酮环上有一个性质类同脂肪酸的质子化的 竣基和不
参于共扼体系的酮基 。 这些结构上的特点对于该物质的药理作用可能是重要的 。 牛晶 V分 子
对肝癌有一定的抑制能力 , 这可 能是对某种致瘤物质的拮抗 , 对 D N A 分子内形成氢键 能 力
的改善和补偿 。 牛晶 V分子上有一个类同脂肪酸的竣基 , 就有可能被 .血浆中的清蛋白带入 肝
脏 。 该分子的平面构型决定了它可能较易地进入核酸双螺旋结构的深沟区 , 分子 的 大 部 也
有可能进入间距为 3 . 4入的碱基堆集 间隙中 。 该分子中的酮基的存在 , 就有可能使核酸 形 成
氢键的能力得到改善 , 从而抑制了癌症的发展 。
有些实验证明〔幻 , 化学致癌物进入体内后 , 需要经过细胞内微粒体系统代谢 , 产 生 亲
电子的最终致癌物 , 而牛晶 V分子中酮基是给电子基团 。 这也就说明了该基团的重要性 。
致谢 在工作期间 , 邵美成副教授 , 金祥林 、 张泽莹 、 章士伟和郑香苗等同志都曾给予
热情的支持和帮助 , 特此致谢 。
参 考 文 献
〔 1 〕 广东乐东县 。 全 国 中草药新药疗法展览会技术资料 选 编 ( 传染病 ) 3 9 ( 19 7 0 ) 。
〔 2 〕 广东地区五三三中草药协作组 , 中草药杭疾作用的筛选小结 。 疟疾防治研究 资针
结 构 化 学 4 卷
汇 编 。 广东地区疟疾防治研究领导小组办公室编 ( 19 7 5 ) 。
〔 3 〕 王玫馨等 , 药物学报 18 ( 2 ) 1 13 ( 1 9 8 3 ) 。
〔叼 与电山医学院化学教研室王玫馨通信 。 待发表 。 _ .
〔 5 〕 M a e d o n a l d A . L . , e t a l . , C a n . J . C h e m . 5 2妥 7 2 3 ( 1 9 7 4 ) 。
〔 6 〕 K a r l s s o n B . , e t a l . , A e t . C h e m . S c a n d . 2 7 , 2 9 4 5 ( 19 7 3 ) 。
〔 7 〕 . S t e w a r t R . F · , e t a l · , J . c h e , . p h夕 s ` 、 4 2 , 3 17 5 ( 1 9 6 5 ) 。
〔 8 〕 吴元德等 : 苯并盆自由基中间产物酶代谢研究 。 ’ 第四届 全国生物物理学 学 术会议
论文摘要汇编 ( 上 ) ( 1 9 8 3 ) 。
4期 草药牛筋果化学成分的研究丁牛晶 V的分子晶体结构 8 2 7一一一一一 - -一 -一一一 ~ - - - -一 ~一 ~一一一一一 -一一一一一 ~一一 -, . . . . . . . . 尸. . . . , .
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