药物起始原料杂质结构解析：C 谱检索、NMR 归属与 MS 验证联合作证

整理自凯美科公众号方法学

这是一个来源于药物起始原料有关物质解析的真实案例。客户提供的数据仅包括 NMR 和 MS 相关谱图，其中 NMR 包括 ¹H、¹³C、HSQC、COSY、HMBC、DEPT 等常规谱图，未提供起始物料的任何结构信息。本文完整记录"谱图特征分析 → 数据库检索 → 结构修正 → 多轮谱图归属 → MS 验证"的解析全过程。

解析思路

由于客户未提供起始物料信息，解决问题的思路分四步：

1. 初步分析 ¹³C 谱图中一些特征性峰；
2. 用 ¹³C 谱检索数据库，期望发现有用线索；
3. 结合检索结果和 NMR 谱图特征推断结构式；
4. 考察推断的结构式与 MS 谱图吻合度。

第一步：初步分析 ¹³C 谱

该有关物质的碳谱并不复杂，仅有 9 个峰。低场区域有两个峰，位置分别为 154 和 165 ppm，此位置通常为羰基碳；80 ppm 左右有一个碳谱峰，通常为连接杂原子的 sp³ 杂化碳原子；28 ppm 有一较大的碳谱峰，通常为脂肪族碳原子。结合积分值，可初步判断该化合物中大概含有磁等价片段。

第二步：¹³C 谱检索数据库

使用碳谱图检索 Structure Elucidator Suite 内部 NMR 实验数据库与 PubChem 第三方预测数据库，检索参数如下：

检索时排除碳谱平均偏差 2 ppm 以上的结构；允许检索到的结构碳个数与实验碳个数偏差 ±1（以考虑杂峰与未采集出的谱峰影响）；允许软件考察碳峰对应氢谱峰的化学位移（HSQC 信息）；允许单个碳谱峰化学位移最大偏差为 5 ppm。检索完成后共得到 12 个命中结构：

接下来依次查看每个结构的碳谱与实验碳谱的偏差情况，其中第 8 个和第 12 个结构需要仔细观察：

第 8 个命中结构右侧高场区碳的类型和化学位移与实验结构基本相同；左侧高场区域实验结构中应含有两种羰基，而命中结构只有一个 Boc 羰基，且该 Boc 羰基的化学位移与实验碳谱高度吻合，因此可初步判定其含甲基哌嗪连 Boc 片段。第 12 个命中结构低场区有两个碳与实验碳谱比较吻合，高场区也基本一致，同样含哌嗪连 Boc 片段。两个检索结果与人工分析碳谱的结论基本吻合，可考虑将这两个结构向实验的 2D 谱图信号进行归属。

第三步：结构修正与 NMR 归属

归属时发现两个结构都不能做完全归属——化合物中应不含 BF₃ 片段（碳谱均为单峰），因此需要结合两个结构对结构进行修正。将修正的结构式与实验谱图信号作归属，结果如下：

由归属结果看，所有 2D NMR 信号基本吻合，氢碳化学位移也基本吻合（结构式上不同色块显示化学位移检查情况，所有原子基本均为绿色）。接下来需要结合 MS 结果考察此结构的正确性。

MS 谱图的考验

该化合物的 HRMS 谱图如下：

检查发现初步推断的结构式存在很大问题，与 MS 结构严重不符。且该化合物的 MS 谱图中存在多个大于 244 的峰，最大的峰 449 大致为 244 的两倍，因此需要首先考虑结构中是否有重复对称片段。

再次检查碳谱情况：考察所有碳谱谱峰的积分值后发现，低场区两个碳的积分值并不一致——积分值为 0.45 的碳谱峰初步推测为结构中 Boc 羰基，积分值为 0.29 的碳谱峰为哌嗪另一侧羰基。因此可考虑进一步修正结构式，将 Boc 甲基哌嗪对称后相连接。

再次修正与最终确证

将再次修正后的结构式与 NMR 谱图信号进行归属，考察归属情况：

归属结果发现，无论化学位移还是所有 2D 谱图信号的相关连接均吻合。接下来进一步复核 MS 的归属情况——使用 MS Fragmenter 对 MS 谱图进行自动归属，结果如下：

该化合物的分子离子峰为 427，MS 谱图上主要的碎片离子均能有效归属，因此最终确定再次修正后的结构为正确结构。由于化合物结构中含有两个 Boc 片段，MS 谱图中出现较多的 100、56 中性丢失，这些均为 Boc 片段在 MS 谱图中的特征碎裂峰。

思路总结

本案例的解析路径为：通过分析化合物碳谱特征和碳谱数据库检索发现两个候选结构式；结合两个候选结构式经 NMR 谱图初步修正结构式；与 MS 谱图验证发现不符后，再次考察碳谱积分和 MS 信息，将结构修正为对称化结构；最终与 MS 谱图进行归属验证，确认再次修正的结构为正确结构。整个过程中，碳谱数据库检索大幅缩小候选范围，而 MS Fragmenter 的碎片预测与自动归属为最终结构提供了决定性佐证。

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