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4.33 Epohelmin A

在早期的一篇综述文章[37]中,我们详细介绍了多种利用StrucEluc 系统进行结构修订的案例。以下我们将探讨其中一个案例,该案例展示了如何通过使用该软件避免复杂的多步合成,从而否定错误的结构假设并确证修订后的结构。

Sakano 等[38]报道了从天然产物中分离得到的新型羊毛甾醇合成酶抑制剂Epohelmins A(4.67)和B(4.68)。通过详细的光谱分析(包括二维核磁共振谱),研究人员提出其结构为新型9-氧杂-4-氮杂双环[6.1.0]壬烷。然而,基于化学和光谱学依据,这些结构假设引发了质疑[39]。

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4.67 4.68Snider 和Gao[39]对Epohelmins A 和B 的光谱和化学特征进行了全面分析,并提出了更合理的结构假设4.69 和4.70。这一修订为后续研究提供了重要方向,并展示了结合光谱分析与计算工具在天然产物结构确证中的优势。

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4.69 4.70为了验证他们的假设,作者[39]开发了Epohelmin A(4.67)的八步合成路线和Epohelmin B(4.68)的十一步合成路线。

化合物4.69 和4.70 的1H 和13C NMR 谱与Epohelmin A(4.67)和Epohelmin B(4.68)的报道数据完全一致,因此通过化学合成手段明确确认了这些化合物的修正结构。

由于文献[38, 39]中未提供所研究化合物的2D NMR 谱,因此只能预测并比较竞争结构4.67 和4.69 的13C NMR 谱,同时分析预测数据与实验数据之间的差异(见表4.33)。

表4.33 Epohelmin A:结构4.67和4.69的偏差及R²(相关系数的平方)值比较。
表4.33 Epohelmin A:结构4.67 和4.69 的偏差及R²(相关系数的平方)值比较。

注:考虑了立体化学键带来的影响将文献[38]中发表的用户¹³C NMR 谱图(包含带氢碳原子及其对应的¹³C 化学位移)输入Structure Elucidator 系统(表4.34),并构建了分子连接图(MCD)。由于原始结构和修订结构侧链中碳原子的¹³C 化学位移预测非常精确,因此可以确定,这些结构计算偏差的差异主要源于其环状片段的不同。

表4.34 Epohelmin A:13C NMR 谱

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基于此,我们在MCD 中手动连接了侧链中的原子,以完成两种结构的共同部分(图4.89)。

图4.89 Epohelmin A:分子连接图(MCD),包括了对修订版和原版结构共有的烃链进行的
图4.89 Epohelmin A:分子连接图(MCD),包括了对修订版和原版结构共有的烃链进行的

手动修改从MCD 生成结构的结果如下:k = 10,134 →4,180 →167,总耗时为5 秒。随后,对输出文件中的结构进行¹³C 化学位移预测,并按化学位移偏差进行排序。排名文件中最具代表性的结构如图4.90 所示。

图4.90 Epohelmin A:结构生成后的部分排名结构列表
图4.90 Epohelmin A:结构生成后的部分排名结构列表

图4.90 显示,正确(修订后)的结构被选为最可能的结构,并且与结果文件中的其他异构体(排名为2、3、24 和61 的结构)明显区分开来。错误结构中的三个类似异构体分别位列86、112 和119,而作者[38]最初提出的结构4.67 在排名文件中位列第112 位(!)。为便于比较,原始分子(4.71)和修订分子(4.72)的环状部分及其碳化学位移归属如下所示。

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4.71 4.72这一案例清晰地表明,即使仅使用¹³C NMR 数据,Structure Elucidator 系统也能够有效否定错误结构并确证正确结构。该方法还避免了为确认正确结构而进行耗时且昂贵的多步合成实验。尽管最终确认可行的合成路径显然具有其价值,但在快速获取正确结构的研究工作中,这类信息并非必要。

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