4.23 Virosaine A

Zhao 等^[26]从白饭树（Flueggea virosa）的枝条和叶片中分离出两种前所未有骨架的新型Securinega 生物碱——virosaines A 和B，并解析了它们的结构。本案例基于文献^[26]中提供的波谱数据，利用计算机辅助方法对Virosaine A（4.44）的结构进行解析，其结构已通过X 射线衍射实验验证^[26]。

通过高分辨电喷雾电离质谱（HRESIMS）检测到m/z 258.0736 的[M+Na]⁺离子（计算值：258.0737），确定其分子式为C₁₂H₁₃NO₄。文献^[26]作者指出：“紫外吸收峰在238 nm 处，而红外光谱在3422、1725 和1647 cm⁻¹处分别显示出吸收峰，提示分子中存在α,β-不饱和γ-内酯环和羟基基团。NMR 谱图显示，4.44 包含12 个碳原子，其中包括一个α,β-不饱和γ-内酯环[δH 5.84 (1H, br s)；δC 175.5, 171.9, 110.8, 和85.4]。波谱数据表明4.44 可能是一种norsecurinine 型生物碱。”然而，我们认为，这种严格的结论通常仅在实验室研究常见化合物时才能得出。基于本书的方法学，我们将尝试以“从头开始”的方式解析这一未知结构。

文献^[26]中提供了通过HSQC 归属的¹H 和¹³C NMR 化学位移值，同时关键¹H–¹H COSY和HMBC 相关信号在结构中以图示形式展示。用于计算机辅助结构解析的数据汇总于表4.23，程序生成的分子连接图（MCD）如图4.53 所示。

MCD 概述四个次甲基碳的¹³C 化学位移范围为50.20–74.1 ppm，其对应的¹H 化学位移区间为3.90–4.30 ppm。结合这些数据，可以推测这些碳原子均与杂原子（O 或N）相邻。由于红外光谱在1,725 cm⁻¹处明确显示出羰基的吸收峰，因此将C 175.50 归属于C=O 基团是合理的。然而，C=O 键并未手动绘制，仅对该碳原子标记了“ob”标签。化学位移δC = 171.9 ppm 通常指示酯基或酰胺基团的存在，但在现阶段，我们暂未对该碳原子添加“ob”标签（这一决策的影响将在后续讨论）。三个“浅蓝色”碳原子C 85.40–C 110.80（sp²或sp³杂化）的性质未作修改，因为根据分子式，分子中可能存在C=C 双键或O–C–O、O–C–N 等原子基团。红外光谱在3,422 cm⁻¹处的吸收峰可能对应于OH 或NH 基团的伸缩振动，因此在MCD 中未手动绘制这些基团。基于上述考虑修改后的MCD 如图4.54 所示。

MCD 检查未发现二维NMR 数据中的矛盾，因此启动了严格结构生成过程。由于杂原子间的化学键在天然产物中相对罕见，为防止生成大量不现实的结构，首次运行时通常禁止杂原子间形成化学键。此选项从一开始即被启用。在结构生成过程中，使用¹³C 化学位移预测，并设定阈值参数dI > 4 ppm、d(max) > 20 ppm：所有满足此条件的结构均被排除。结果如下：k = 2,756 →0，生成时间tg = 3 秒。

经验表明，在这种情况下，失败的原因通常是由于二维NMR 数据中存在未被MCD 检查程序检测到的非标准相关信号。因此，下一步采用模糊结构生成（FSG）方法，初始参数设置为m = 1、a = 16，即假设二维NMR 数据中至少存在一个长度未知的非标准相关信号。结果如下：k = 75,790 →0，生成时间tg = 2 分34 秒，生成过程中使用了15 种可能的连接组合中的全部15 种。再次失败提示我们尝试调整允许杂原子间形成化学键的选项。

在下一轮程序运行中，启用了允许不同种类杂原子间形成化学键的选项，如图4.55 所示的结构生成器对话框。

严格结构生成的结果如下：k = 5,667 →3 →3，生成时间tg = 11 秒。通过HOSE 算法和增量法化学位移预测（dA = 3.76，dI = 3.13 ppm）筛选出的最佳结构与文献^[26]中报道的Virosaine A 结构完全一致。排名输出文件如图4.56 所示，结构4.45 展示了¹³C 化学位移的归属情况。

尽管偏差值相对较大，这可以归因于该分子前所未有的结构特征，但最大偏差值仍支持排名第一的结构为最优。然而，优先级的区分并不完全令人信服——排名第二与第一的偏差差值d(#2) −d(#1)较小，这表明计算机辅助结构解析（CASE）的结果需要通过额外的实验进一步验证（值得注意的是，文献^[26]中已通过X 射线晶体学验证了Virosaine A 的结构）。

结构4.45 显示，碳原子C 171.9 属于一个碳碳双键(C)₂C=C(C₂)，但其¹³C 化学位移较为异常。为了进一步探究其化学环境，我们尝试为该碳原子添加“ob”标签，强制其形成C=O或C=N 片段。这种假设从“从头开始”进行结构解析的专家角度来看是合理的，因为其化学位移值更符合羰基或亚胺基团的特征。

在最后一次结构生成运行中，基于修改后的MCD（其中碳原子C 171.9 被标记为sp²/ob）进行重复生成，结果显示：k = 4,593 →0，生成时间tg = 8 秒。这一结果表明，错误的假设被程序迅速否决，进一步验证了初始结构的合理性。