全 文 ：第 23卷第 1期 烟台大学学报(自然科学与工程版) Vol.23 No.1
2010年 1月 JournalofYantaiUniversity(NaturalScienceandEngineeringEdition) Jan.2010
　　文章编号:1004-8820(2010)01-0038-04
　　收稿日期:2009-01-05
　　基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Y2008C67);山东省教育厅科技计划项目(J07W01).
　　作者简介:张慧(1982-), 女 ,山东菏泽人 , 硕士 ,研究方向:温莪术油的质量控制研究;通讯联系人:孙秀燕(sunxy
@ytu.edu.cn), 教授级高工.
蓬莪术环二烯的晶体结构研究
张　慧 ,巴真真 ,周　冲 ,孙秀燕
(烟台大学 药学院 ,山东 烟台 264005)
摘　要:蓬莪术环二烯是从温莪术油中分离得到的一个倍半萜类化合物 ,其化学名称为
(5E, 9E)-3, 6, 10-三甲基环癸烷并 [ b]呋喃-5, 9-二烯 ,通过 1HNMR谱并结合偶合常数
和 NOE效应 ,在确证了其结构的基础上 ,采用单晶 X-射线衍射测定其晶体结构 ,确定蓬
莪术环二烯的构型和构象.蓬莪术环二烯晶体属于单斜晶系 ,空间群为 P21 /n,晶胞参数:
a=0.73100(6)nm, b=1.54731 (12)nm, c=1.11961 (8)nm, β =96.472(5)°,晶胞体积
V=1.25830 (17)nm3 ,晶胞内分子数 Z=4.通过研究蓬莪术环二烯的晶体结构 ,为进一
步研究其抗肿瘤活性构效关系提供了数据支持.
关键词:蓬莪术环二烯;单晶 X-射线衍射;晶体结构;构型;构象
中图分类号:R914.1　　　　文献标识码:A
　　蓬莪术环二烯(Furanodiene, FDE),其系统命
名为(5E, 9E)-3, 6, 10-三甲基环癸烷并 [ b]呋喃-
5, 9-二烯.2005年本课题组首次从温莪术油中分
离得到该化合物 [ 1] .温莪术油是采用超临界二氧
化碳流体萃取技术(SFE-CO2)从姜科植物温莪
术挥发油中得到的提取物.并在随后的研究中采
用 MTT法检测了 FDE对 10种人肿瘤细胞的体外
增殖抑制作用 ,其中对 Hela、Hep-2、HL-60、PC3、
SGC-7901和 HT-1080细胞的增殖均有显著抑制
作用 ,特别是对 Hela的 IC50在 ng级.整体动物实
验证明 FDE亚微乳注射液能明显抑制宫颈癌
U14实体瘤和腹水型 S180肉瘤的生长 ,肿瘤抑制
率和生命延长率分别为 52.16%(80 mg/kg)和
91.20%(80mg/kg)[ 2] .此外 , FDE还具有抗炎 、
镇痛 、保肝和抗肝癌作用 [ 3-9] .
FDE属吉马烷型含氧倍半烯萜类化合物 ,含
有环癸烷并 [ b]呋喃骨架结构 ,其结构由 NMR、
IR、MS和 UV等多种波谱数据确证[ 1] ,本研究采
用核磁共振技术和单晶 X-射线衍射对其晶体结
构进行了分析 ,为进一步研究其抗肿瘤活性构效
关系提供了数据支持.
1　材料与方法
1.1　实验仪器
日本 MACDIP-2030K面探测仪 ,瑞士 Bruker
AVANCE-400MHz核磁共振仪.
1.2　FDE的制备
超临界二氧化碳 (SFE-CO2)流体萃取技术
提取温莪术油 ,冰箱放置 ,析晶 ,乙醇重结晶 ,得到
FDE的无色块状结晶 ,熔点为 66 ～ 67℃.
1.3　FDE的核磁共振实验
　1HNMR、13CNMR和 NOESY谱等二维谱均
在 BrukerAVANCE-400MHz核磁共振仪上获得 ,
记录 1HNMR的频率为 400.007 MHz, 溶剂为
C6D6 , TMS作内标 , 5 mm样品管 ,所有实验均采
用标准脉冲序列 ,实验温度为室温.
1.4　FDE的 X-射线衍射实验
　第 1期 张　慧 ,等:蓬莪术环二烯的晶体结构研究
在乙醇中制备 FDE的单晶 ,晶体呈无色透明
块状 ,晶体大小为 0.20×0.40×0.60 mm,属单斜
晶系 ,空间群为 P21 /n,晶胞参数:a=0.73100(6)
nm, b=1.54731(12)nm, c=1.11961(8)nm, β =
96.472(5)°.晶胞体积 V=1.25830(17)nm3 ,晶
胞内分子数 Z=4.
用 MACDIP-2030K面探测仪收集衍射强度
数据 , MoKa辐射 ,石墨单色器 ,晶体与 IP板距离
d=100 mm,管压 50 kV,管流 70 mA,准直管内径
为 0.9mm, ω扫描 ,最大 2θ角为 50.0°,扫描范围
为 0 ～ 180°,回摆角度为 6°,间隔为 6°,扫描速度
为 0.9°/min,每个画面扫描 1次 ,总计摄取 30幅
图象 ,独立衍射点为 2327个 ,可观察点( F 2≥
2σ F 2)为 1866个 ,衍射数据完整度为 0.997.
2　结果与讨论
2.1　FDE的结构确证
采用各种谱学技术(1HNMR、1H1HCOSY、13C
NMR、DEPT90、DEPT135、HSQC、HMBC、MS、IR、
UV)确证 FDE的平面结构(图 1),核磁数据见表
1,与文献 [ 10]结果一致.
通过 FDE的 1HNMR谱 ,结合偶合常数和
NOE效应确定它的构型.NOESY实验中 ,其质子
信号 δ1.46(6-CH3)与 δ1.21(10-CH3)相关 ,
δ1.46(6-CH3)与 δ3.03(4 -H)相关 ,而与 δ4.71
(5-H)无相关;δ1.21(10-CH3)与 δ1.97(8 -
Hα)相关 ,而与 δ4.79(9-H)无相关;进一步证明
了 FDE的 6-CH3和 10-CH3与 5位和 9位烯氢
是以反式存在.由于 1HNMR谱的偶合常数 J4, 5、
J7β, 8和 J8, 9均较大(J≈8 Hz),依据氢原子偶合常
数规律 ,可推测这些氢处于反式共平面.FDE分
子结构具有环癸烷并 [ b]呋喃骨架 ,共用 3α、11α
位季碳 , 这使环癸烷的翻转受到了一定的限制
(图 1).
图 1　FDE的结构
Fig.1　Thestructureoffuranodiene
表 1　FDE的 NMR测定数据(溶剂 C6D6)
Tab.1　NMRdataforfuranodiene(C6D6)
序号 　13CNMR DEPT 　1HNMR COSY HMBC
2 137.2 CH 7.00(1H, s) 3-CH3 3-CH3
3 122.6 C - - 4-H, 3-CH3
3-CH3 9.6 CH3 1.74(3H, s) 2-H -
3α 119.7 C - - 3-CH3 , 11-H,
4-H, 2-H
4 25.4 CH2 3.03(2H, d, J=7.2Hz) 5-H, 6-CH3 , 11-Ha 5-H
5 128.7 CH 4.71(1H, t, J=7.2 Hz) 4-H, 6-CH3 6-CH3 , 4-H
6 129.3 C - - 4-H
6-CH3 17.1 CH3 1.46(3H, s) 4-H, 5-H 5-H, 7-H
7 40.4 CH2 2.06 (1H, m)1.67 (1H, m) 7-Ha, 7-Hb, 8-H,9-H, 6-CH3
5-H, 8-H,
6-CH3
8 27.8 CH2 1.97 (2H, m) 7-Ha, 7-Hb, 9-H 7-H
9 129.9 CH 4.79(1H, t, J=8.0 Hz) 8-H, 11-Hb, 10-CH3 11-H, 10-CH3
10 135.1 C - 11-H
10-CH
3 16.9 CH3 1.21(3H, s) 9-H, 11-H 11-H
11 42.0 CH2 3.46(1H, d, J=15.6 Hz)3.71(1H, d, J=15.6Hz)
11-Ha, 11-Hb,
4-H, 10-CH3 10-CH3
11α 150.7 C - - 2-H, 10-CH3 ,
11-H
39
烟台大学学报(自然科学与工程版) 第 23卷　
2.2　FDE的晶体结构
2.2.1　X-射线衍射结果　在微机上用直接法
(shelxl-97)解析晶体结构 ,从 E图上直接获得
15个非氢原子位置 ,使用最小二乘法修正结构参
数和判别原子种类 ,使用几何计算法和差值 Fou-
rier法获得全部氢原子位置 ,最终可靠因子 R1 =
0.0543, wR2 = 0.1526, S=1.039, (Δρ)min =
-200 e/nm3 , (Δρ)max=180e/nm3.最终确定不
对称单位化学计量式为 C15H20O,计算分子量为
216.31,计算晶体密度 1.142 g/cm3 ,相应分子结
构与图 1一致.
2.2.2　结果分析　图 2为分子的立体结构投影
图 ,图 3为分子沿 a方向的晶胞堆积图.表 2给出
了部分成键原子的键长和键角值.该化合物分子
骨架由 1个呋喃环和 1个环癸二烯环构成 ,两环
的二面角为 6.4°.结构中 C9和 C10间为双键 ,键
长为 0.1328(2)nm,其他相关的双键键长值:C5
和 C6间 0.1333(2)nm, C2和 C3 间 0.1341(3)
nm, C3和 C11间 0.1363(2)nm.晶态下分子的排列
属于第二类空间群 ,故不具有旋光活性.晶态下分
子内和分子间均无氢键 ,分子间以范德华力维系
其在空间的稳定排列.
温莪术油中得到的 FDE通过 X-射线单晶衍
射实验证明是以 5E, 9E构型存在 ,该构型属于吉
马烷型倍半萜类 Ⅰ型 [ 11] .
表 2　FDE的部分键长和键角
Tab.2　Selectedbondlengthsandangles
键 键长 /nm 键角 /(°) 键 键长 /nm 键角 /(°)
O(1)—C(2) 0.1362 2 C(3)—C(3A)—C(4) 12.102 15
C(2)—C(3) 0.1341 3 C(3A)—C(4)—C(5) 11.549 15
C(3)—C(3A) 0.1442 2 C(4)—C(5)—C(6) 12.867 17
C(3A)—C(4) 0.1516 2 C(5)—C(6)—C(7) 11.907 17
C(4)—C(5) 0.1494 2 C(5)—C(6)—C(13) 12.492 17
C(5)—C(6) 0.1333 2 C(7)—C(6)—C(13) 11.546 17
C(6)—C(7) 0.1507 3 C(6)—C(7)—C(8) 11.037 15
C(7)—C(8) 0.1557 3 C(7)—C(8)—C(9) 10.850 16
C(8)—C(9) 0.1490 3 C(8)—C(9)—C(10) 12.710 18
C(9)—C(10) 0.1328 2 C(9)—C(10)—C(14) 12.450 17
C(10)—C(11) 0.1502 2 C(9)—C(10)—C(11) 12.041 17
C(11A)—C(11) 0.1510 3 C(11)—C(10)—C(14) 11.504 16
40
　第 1期 张　慧 ,等:蓬莪术环二烯的晶体结构研究
续表 2
键 键长 /nm 键角 /(°) 键 键长 /nm 键角 /(°)
O(1)—C(2)— C(3) 11.132 16 C(3A)—C(11A)—O(1) 10.916 15
C(2)—C(3)—C(3A) 10.608 16 C(3A)—C(11A)—C(11) 13.968 15
C(2)—C(3)—C(12) 12.729 17 C(10)—C(11)—C(11A) 11.531 14
C(3A)—C(3)—C(12) 12.663 16 O(1)—C(11A)—C(11) 11.104 14
C(2)—O(1)—C(11A) 10.678 14
3　讨　论
关于蓬莪术环二烯的构型:蓬莪术环二烯最
早由日本学者 H.Hikino等在 1967年从 Curcuma
zedoariaRoscoe(Zingiberaceae)中分离得到[ 12] ,熔
点为 44 ～ 45℃,将其命名为 furanodiene;随后 ,该
学者根据核磁共振的 NOE效应 , 确定其构型为
(5E, 9E)[ 10] ,但用 furanodiene在 SciFinderSchol-
ar上检索到的 CAS号为 19912-61-9,对应的构型
为(5E, 9Z),与 H.Hikino给出的构型不符.1971
年 ,德国学者 G.Rǜcker等从 Stenocylaxmicheli
(Myrtaceae)中分离得到的蓬莪术环二烯[ 13] ,熔点
为 66℃,经有机波谱结构确证 [ 14]为(5E, 9E)构
型 ,将其命名为 isofuranodiene,用 isofuranodiene在
SciFinderScholar上检索到的 CAS号为 57566-47
-9, 对应的构型为 (5E, 9E).H.Hikino和 G.
Rǜcker提出的 furanodiene和 isofuranodiene结构
和构型一致 ,但熔点差异很大 ,是熔点的检测有误
还是构型的确定有问题 ,还有待于进一步探讨.
4　结　论
本研究采用单晶 X-射线衍射和核磁共振技
术确定 FDE的结构和构型 ,并通过计算机对我们
确定的立体结构进行模拟 ,经 MM2处理 ,测定质
子间的空间距离 , 推测产生 NOE相关的可能性 ,
结果与上述解析吻合.FDE属于天然产物 ,具有
显著的抗肿瘤作用 ,它的晶体结构的确证为研究
其抗肿瘤活性构效关系提供了有效数据.
致谢　晶体结构由中国医学科学院药物研究所晶体
分析组吕扬教授等测定 ,特致谢意.
参考文献:
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1978, 311:125-128. (下转第 46页)
41
烟台大学学报(自然科学与工程版) 第 23卷　
ordertransitionnetwork.Problemssuchasineficiencyandunreliabilityexistinlearningtransitionnetwork
withmultivariablesandcomplexstructure.Inthispaper, amethodoflearningmulti-ordertransitionnetwork
bymeansofvectortimeseriesdataispresented.Firstthemethodofsetingupmulti-orderdatasetisgiven.
Theperfectdirectedacyclicgraphisbuiltthroughcalculatingtheconditionalrelativeaverageentropy.Thena
transitionnetworkcanbeobtainedbynodesrankingbasedonperfectdirectedacyclicgraphandlocalsearch
andscoring.Themethodwilbemoreeficient, reliableandpractical.
Keywords:dynamicBayesiannetwork;multi-orderdataset;multi-ordertransitionnetwork;nodesranking;
localsearchandscoring
(责任编辑　苏晓东)
(上接第 41页)
CrystalStructureofFuranodiene
ZHANGHui, BAZhen-zhen, ZHOUChong, SUNXiu-yan
(SchoolofPharmacy, YantaiUniversity, Yantai264005, China)
Abstract:Furanodiene, asesquiterpeneisolatedfromtheessentialoilofCurcumawenyujin, is(5E, 9E)-3,
6, 10-trimethylcyclodeca[ b] furan-5-9-diene.Basedonthestructureidentifedby1HNMRspectrawithcou-
plingconstantsandNOEefect, thecrystalstructureofthetargetcompoundisdeterminedbysinglecrystalX-
raydifraction.Thecrystalofthetargetcompoundbelongstomonoclinic, spacegroupP21/nwithceldimen-
sionsa=0.73100(6)nm, b=1.54731(12)nm, c=1.11961(8)nm, β =96.472(5)°, andV=1.25830
(17)nm3 , Z=4.Studiesonthecrystalstructureprovidetheorybasesforexploringthestructure-activityrela-
tionshipoffuranodiene.
Keywords:furanodiene;singlecrystalX-raydifraction;crystalstructure;configuration;conformation
(责任编辑　周雪莹)
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