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4.9 Rubesanolide A

冬凌草(Isodon rubescens (Hemsl.) Hara)是中国传统医学中用于治疗呼吸道和胃肠道细菌感染、炎症及癌症的著名民间药物。Zou 等研究者[10]对该植物的化学成分进行研究,从中分离出两种新型二萜类化合物——Rubesanolides A(4.17)和B,其结构特征在于C9 和C20 之间形成了一个前所未有的β-内酯基团。

研究表明[10],化合物4.17 的构象与松香烷型二萜显著不同。在松香烷型二萜中,所有三个环(A、B 和C)均呈椅式构象;而在Rubesanolide A 中,这三个六元环分别呈现椅式、船式和扭曲椅式构象。A 环与B 环、B 环与C 环之间均为反式稠合,这是首次在二萜类化合物中发现此类骨架构象。

Rubesanolide A 以无色层状晶体(MeOH)形式分离。其正离子EIMS 显示[M]⁺峰位于m/z 334,对应分子式C₂₀H₃₀O₄,不饱和度为6。分子式进一步通过HRESIMS([M+Na]⁺,实测值357.2035,计算值357.2041)以及¹³C 和DEPT NMR 谱图确证。红外光谱显示羟基(3,451 cm⁻¹)和羰基(1,804 cm⁻¹)的特征吸收带,其中1,804 cm⁻¹的吸收带是四元环内酯的典型特征[11]。

文献[10]中提供的¹H/¹³C NMR、HSQC 数据及关键HMBC/COSY 相关信号(以图示形式展示)详见表4.9。基于此构建的分子连接图(MCD)如图4.20 所示。

图4.20 Rubesanolide A:分子连接图
图4.20 Rubesanolide A:分子连接图

MCD 概述值得注意的是,若¹³C 化学位移出现在60-70 ppm 区间,通常认为相应sp³杂化碳原子最可能与氧原子相连[11]。然而,在Rubesanolide A 分子中,对化学位移位于61.2-68.1 ppm 的所有碳原子采用这一假设将导致错误结论,因为C 61.2 仅与碳原子相连。因此,该假设无法得出正确结构。MCD 未进行人工编辑,也未利用¹H NMR 谱中的信号多重性(表4.9 中的M(J)列)加速结构生成。

MCD 检查未检测到二维核磁数据中的矛盾。启动严格结构生成程序,伴随¹³C 化学位移预测和结构过滤,运行结果为:k=60,991→4→3,tg=1 分24 秒。排名前三位的结果如图4.21所示。

表4.9 Rubesanolide A:NMR 光谱数据
表4.9 Rubesanolide A:NMR 光谱数据
图4.21 Rubesanolide A:排名输出文件
图4.21 Rubesanolide A:排名输出文件

可见,结构#1 与最初解析的结构4.17 完全一致,其自动归属的¹³C 化学位移如图4.18所示。

教材配图

为进一步探究1H NMR 谱中信号多重性对结构解析的影响,研究将相邻氢原子数添加到MCD 的原子属性中(表4.9 的M(J)列)。运行结果显示:k=5,366→3→2,tg=15 s,结构生成时间较之前缩短了五倍。生成的结构如图4.22 所示。

图4.22 Rubesanolide A:第二次运行得到的候选结构排序结果
图4.22 Rubesanolide A:第二次运行得到的候选结构排序结果

对比图4.21 与图4.22 可以发现,图4.21 中的结构#2 在第二次结构生成过程中被排除。通过分析其¹³C 化学位移归属( 如下图所示),可明确其被淘汰的原因。

教材配图

显然,与C 63.3 相连的质子(δH 2.73,单峰)的信号多重性与结构#2 中预测的三重峰存在矛盾。这一示例表明,利用¹H NMR 谱中五个信号(共二十二个)的多重性所携带的结构信息,可显著缩短结构生成时间。

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