全 文 ：波 谱 学 杂 志第 20卷第 3期
2003年 9月　 Chinese Journal of M agnetic Resonance
Vol.20 No.3
　Sep.2003
文章编号:1000-4556(2003)03-0289-07
NOESY 技术在地胆草倍半萜内酯化合物
结构鉴定中的应用(I)
梁侨丽1 , 2 , 施国新1
(1.南京师范大学生命科学学院 , 江苏南京 210097;2.南京中医药大学药学院 , 江苏南京 210029)
摘　要:目的　明确从地胆草中分离得到的两对 牛儿内酯型的立体异构体即地胆草种内酯
(scabertopin)、 异地胆草种内酯(isoscabertopin)、 异去氧地胆草内酯(isodeoxyelephantopin)和去
氧地胆草内酯(deoxyelephantopin)的 C-2 相对构型;方法　NOESY 技术 , 并结合这 4 个化合
物的1H NM R, 13C NM R, HMQC 谱;结果　两对立体异构体的 NOESY 谱有明显差异;结论
通过分析 NOESY 谱 , 找寻 H-1 相关信息 , 若发现 H-1 与 H-8 , H-9β 和 14-CH3 有 NOE 相关 ,
可以判断化合物的 C-2为α构型 , 若 H-1 与 H-5 , H-7 , H-3α及 H-9α之间有 NOE 相关 , 则化
合物的 C-2 为 β 构型.
关键词:核磁共振;NOESY谱;立体化学;异构体;倍半萜内酯
中图分类号:O657.61　　文献标识码:A
引言
菊科植物地胆草(Elephantopus scaber Linn.)的重要化学成分为倍半萜内酯类 , 其中
的 牛儿内酯类化合物的 C-2构型有两种 , 分别为α构型和 β构型.Zhong Decheng等[ 1]
通过 X-单晶衍射方法证明了化合物异去氧地胆草内酯(isodeoxyelephantopin)的 C-2 为α
构型;C-2为 β构型的化合物如地胆草内酯(elephantopin)[ 2] , 是通过碱水解该化合物 ,
得到 elephantol , 然后用 X-单晶衍射方法确定后者的构型 , 再反推出地胆草内酯的 C-2β
构型 , 而碱水解破坏了地胆草内酯的α、β-不饱和内酯结构 , 因此这种间接方法使 C-2β
构型的确立不十分明确.后续分到的该类型化合物皆以地胆草内酯作对照[ 1 ,3] , 比较1H ,
13C-NMR数据等来确定结构 , 没有直接的构型明确方法.我们在对地胆草化学成分的研
　　收稿日期:2003-01-09;收修改稿日期:2003-03-24
　　基金项目:国家自然科学基金资助项目(39670089)
　　作者简介:梁侨丽(1970-), 女 , 江西人 , 博士 , 讲师 , 从事天然物活性成分研究.
究中 , 分离得到 4个化合物地胆草种内酯(scabertopin , 1a)、异地胆草种内酯(isoscaber-
topin , 2a)、异去氧地胆草内酯(isodeoxyelephantopin , 1b)、去氧地胆草内酯(deoxyele-
phantopin , 2b), 其中2a为新化合物[ 4] .1a与 2a , 1b与2b分别为一对 C-2构型不同的立
体异构体 , 其中 1a与 1b的 C-2为α构型 , 2a与 2b 的 C-2为 β构型.本文利用 NOESY
技术 , 并结合这 4个化合物的1H NMR , 13C NMR , HMQC谱(数据可参见文献[ 4] ), 对
它们的C-2相对构型进行了明确.
1　实验部分
NMR所用样品为植物地胆草(Elephantopus scaber Linn.)中的成分 , 通过柱层析分
离 , 纯化 , 真空干燥所得;NOESY在 Bruker DRX-400型核磁共振仪上完成 , 5 mm 样品
管 , 内标为 TMS , 溶剂为 CDCl3 , NOESY实验的混合时间为 0.8 s.
2　结果与讨论
化合物 1a和 2a , 1b和 2b分别为一对 C-2构型不同的立体异构体 , 它们都属于 牛
儿内酯类化合物 , 有 1个十元大环 , 化合物 1a 与 1b有相同的母核结构 , C-2为α构型 ,
2a与 2b的母核结构也相同 , C-2为 β构型.
1a　R=Tig (tiglate , 甲基巴豆酸酯)　　　　　　　　　　　2a　R=Tig
1b　R=Mac(methactylate , 异丁烯酸酯)　　　　　　　　　2b　R=Mac
图 1　化合物 1a , 1b , 2a , 2b的结构
Fig.1　The st ructures of compounds 1a , 1b , 2a and 2b
十元环的 牛儿内酯类 , 由于分子中具有 2个双键 , 双键的顺式或反式异构可形成
4种几何异构体 , 每一种异构体又由于 2个双键的立体状态可分别形成 4种构象.在倍
半萜内酯中 7 , 8-内酯易相互转化而形成平衡混合物 , 6 , 7-内酯在溶液中则能形成固定
构象.地胆草中的这种倍半萜内酯 , 十元环上 1 , 10 位双键与其它碳环合成五元不饱和
内酯环 , 剩下 4 , 5位双键可形成顺反两种几何异构体.化合物 1a , 1b , 2a , 2b皆为 4 , 5
位反式双键的倍半萜内酯 , 且有 6 , 7-内酯结构存在 , 故在溶液中有固定构象.NOESY
实验也证实了地胆草中两种构型(C-2α, C-2β)的倍半萜内酯都有固定构象(图 2).
290 波　　谱　　学　　杂　　志　　　　　　　　　第 20卷
图 2　化合物类型 1和类型 2的重要 NOE相关
Fig.2　The key NOE correlat ion of type 1 and 2 for compounds 1a , 2a , 1b and 2b
在化合物类型 1中(图 3 ,4), NOESY 实验可以观察到 H-1(δH 7.14)分别与处于十
元大环(B环)平面上的 H-8(δH 4.53), H-9β(δH 2.74)和 14-CH3(约 δH 1.80)有 NOE相
关 , 表明 H-1也处于平面之上 , 故由 C-2 , C-15环合成的五元α、β-不饱和内酯环(A 环)
的羰基应位于B环下方 , 即C-2为α构型.这时A环羰基离位于B环下方的H-5 、H-7较
近 , 羰基对H-5 、H-7产生了顺磁去屏蔽效应 , H-5 、H-7处于较低场 , 化学位移值分别为
δH 5.13和 δH 3.13(见表 1).
图 3　化合物 1a 的NOESY 谱
Fig.3　NOESY Spectrum of 1a
291第 3期　　　梁侨丽等:NOESY技术在地胆草倍半萜内酯化合物结构鉴定中的应用(I)
图 4　化合物 1b的 NOESY谱
Fig.4　NOESY Spect rum of 1b
图 5　化合物 2a 的NOESY 谱
Fig.5　NOESY Spectrum of 2a
292 波　　谱　　学　　杂　　志　　　　　　　　　第 20卷
表 1　化合物 1a(2a)和 1b(2b)的 NOESY 谱的部分数据
Table 1　The partial data of NOESY spectrum of compounds 1a(2a)and 1b(2b)
Proton
No
1a(2a)
　　δ＊H 　　　　　　　　　NOESY　　　　
1b(2b)
　　δ＊H 　　　　　　　　　NOESY　　　　
1 7.14s H-2(5.38), H-8(4.53), 14-CH3(1.80), H-9β(2.74) 7.07s
H-2(5.46), H-5(4.78), H-7
(2.92), H-3α(2.70), H-9α(2.80)
2 5.38d H-3α(2.94), H-3β(2.39), H-1(7.14) 5.46dd
H-3α(2.70), H-3β(2.85), H-1
(7.07)
3α 2.94d H-2(5.38), H-5(5.13), H-3β(2.39) 2.70dd
H-2(5.46), H-5(4.78), H-3β
(2.85)
3β 2.39dd H-2(5.38), H-3α(2.94), 14-CH3(1.80) 2.85m
H-2(5.46), H-3α(2.70), 14-CH3
(1.85)
5 5.13d H-3α(2.94), H-7(3.13), H-6(5.17) 4.78d
14- CH3(1.85), H-3α(2.70), H-7
(2.92), H-6(5.17), H-1(7.07)
6 5.17dd H-7(3.13), H-8(4.53), 14-CH3(1.80), H-5(5.13) 5.17dd
H-7(2.92), H-8(4.65), 14- CH3
(1.85), H-5(4.78)
7 3.13m H-8(4.53), H-5(5.13), H-6(5.17) 3.13m
H-8(4.65), H-5(4.78), H-6
(5.17), H-1(7.07), H-13a(5.60)
8 4.53dt 14- CH3(1.80), H-9β(2.74), H-7(3.13), H-6(5.17) 4.53dt
14- CH3(1.85), H-7(2.92), H-6
(5.17), H-9α(2.80), H-9β(3.02)
9α 3.03t H-7(3.13), H-9β(2.74) 2.80t H-1(7.07), H-8(4.65), H-9β(3.02), H-13a(5.60)
9β 2.74dd H-1(7.14), H-8(4.53), H-9α(3.03) 3.02dd H-8(4.65), H-9α(2.80)
13a 5.64d H -13b(6.21) 5.60d H-7(2.92), H -13b(6.23)
13b 6.21d H -13a(5.64) 6.24d H -13a(5.60)
14 1.80d H-3β(2.39), H-8(4.53), H-6(5.17), H-1(7.14) 1.85d H-6(5.17), H -13b(6.23)
　　＊应用文献[ 4]
在化合物类型 2中(图 5 ,6), NOESY 实验观察到 H-1(δH 7.07)分别与处于十元大
环(B环)平面下的 H-5(δH 4.78), H-7(δH 2.92), H-3α(δH 2.70)以及 H-9α(δH 2.80)之
间都有 NOE相关 , 可知 H-1处于该环平面下方 , 所以 , 五元α、β-不饱和内酯环(A 环)
的羰基应位于 B 环上方 , 故 C-2为 β构型.这时 , 羰基离位于 B 环下方的 H-5 、H-7较
远 , 羰基对 H-5 、H-7没有顺磁去屏蔽效应 , H-5 、H-7处于较高场 , 化学位移值分别为
δH 4.78和 δH 2.92(见表 1).
293第 3期　　　梁侨丽等:NOESY技术在地胆草倍半萜内酯化合物结构鉴定中的应用(I)
图 6　化合物 2b的 NOESY谱
Fig.6　NOESY Spect rum of 2b
因此 , 地胆草中这种类型的倍半萜内酯化合物的构型 , 可以通过分析 NOESY谱 ,
找寻 H-1相关信息 , 若发现 H-1与 H-8 , H-9β和 14-CH3 有 NOE相关 , 可以判断 C-2为
α构型 , 若H-1与 H-5 , H-7 , H-3α及 H-9α之间有 NOE相关 , 则 C-2为 β构型.
参考文献:
[ 1] 　Zhang Decheng , Haruna Mitsumasa , Mcphail And rew T , et al.Cytotoxic Germacranolides of Elephantopus Carolini-
anus and the S tructure and S tereochemistry of Isodeoxyelephantopin[ J] .Phytochemist ry , 1986 , 25(4):899.
[ 2] 　Morris Kupchan S , Aynehchi Y , Cassady John M , et al.Tumor Inhibitors XL the Isolation and St ructu ral Elucida-
t ion of Elephant in and Elephantopin , Two Novel Sesqui terpenoid Tumor Inhibitors From Elephantopus Elatus[ J] .J
Org Chem , 1969 , 34(12):3867.
[ 3] 　Paul Pui-Hay But , Hon Po-Ming , Cao Hui , et al.Sesquiterpene Lactones from Elephantopus S caber[ J] .Phytochem-
ist ry , 1997 , 44(1):113.
[ 4] 　Liang Qiaoli , Min Zhida.Sesquiterpene Lactones f rom Elephantopus Scaber[ J] .Chinese Chem Lett , 2002, 13(4):
343.
294 波　　谱　　学　　杂　　志　　　　　　　　　第 20卷
STRUCTURE ELUCIDATION OF SESQUITERPENOIDES
FROM ELEPHANTOPUS SCABER USING THE
NOESY TECHNIQUE(I)
LIANG Qiao-li 1 ,2 , SHI Guo-xin 1
(1.Nanjing Normal University , Nanjing 210097 , China;
2.Nanjing University of Traditional Chinese Medicine , Nanjing 200029 , China)
Abstract:Objective To determine the C-2 confo rmation of two pair of stereo-isomers of ger-
macranolide type , which are scabertopin and isoscabertopin , isodeoxyelephantopin and de-
oxyelephantopin isolated from E lephantopus scaber .Methods The NOESY technique was
used along w ith 1H NMR , 13C NMR and HMQC.Results The differences betw een the
NOESY spect ra of the two pairs of stereo-isomers w ere found.Conclusion The C-2 confor-
mation of the tw o pairs of stereo-isomers from Elephantopus scaber can be determined
through the NOESY technique.
Key words:NMR , NOESY , Elephantopus scaber , sesquiterpenoides , scabertopin , de-
oxyelephantopin
295第 3期　　　梁侨丽等:NOESY技术在地胆草倍半萜内酯化合物结构鉴定中的应用(I)