Structure Elucidator Suite 辅助解析复杂天然产物 Distahlianin A 的结构

杜松烷型倍半萜二聚体是一类结构罕见的天然产物，迄今从高阶植物中分离得到的实例十分有限。Stahlianthus involucratus（傣医称“Wan Gai Pie”，即姜三七）为产于中国云南西双版纳傣族自治州的传统药用植物，长期用于跌打损伤、风湿痹痛等症的治疗。既往植物化学研究表明，该植物提取物富含杜松烷型倍半萜类成分，并表现出抗炎、镇痛、解热及抗氧化等多重生物活性。Ji 等^[1]近期开展的系统分离工作从中获得了三个骨架新颖的杜松烷型倍半萜二聚体，命名为 distahlianins A–C。其中distahlianin A（1）的碳骨架尤为引人注目：其以罕见的5,6-螺环核心与含氧杂环稠合，进一步构筑出复杂的6/6/5/6/6/6 六环框架，体现了该类二聚体在环系拼接与螺节点生成上的高度新颖性。

Distahlianin A（1）的结构通过高分辨电喷雾质谱（HR-ESI-MS）、一维与二维核磁共振波谱（1D/2D NMR）以及红外光谱（IR）确定，并经X射线单晶衍射分析确证。本研究利用上述数据对ACD/Structure Elucidator专家系统进行了挑战性测试。

Distahlianin A（1）以无色晶体形式从甲醇中析出。HR-ESI-MS谱显示其在m/z 461.2689处出现准分子离子峰 [M+H]⁺（计算值 461.2686），对应分子式C₃₀H₃₆O₄，不饱和度为13。¹³C 与¹H 核磁数据，以及选自文献^[1]的关键 HMBC 与 COSY 相关信号汇总于表1。

将表1所示的波谱信息连同化合物的分子式一并输入Structure Elucidator程序后，该程序生成了分子连接图（Molecular Connectivity Diagram, MCD）（图1）。

碳原子的杂化方式以相应颜色标注：sp² — 紫色，sp³ — 蓝色，非sp — 浅蓝色。标签"ob"与"fb"由程序自动赋予碳原子，分别表示该碳原子与杂原子的连接为强制（obligatory, ob）或禁止（forbidden, fb）。HMBC相关以绿色箭头标示，COSY相关以蓝色箭头标示。

由图1可知，MCD中含有四个杂化方式不明确的浅蓝色碳原子。因此，在结构生成过程中，必须对所有这四个碳原子逐一检查两种可能的杂化状态（sp³ 与 sp²）。随后启动了伴随¹³C化学位移预测与结构筛选的结构生成流程。该流程完成后的结果为：k=46 →（结构筛选）→ 3，tg=9s。输出文件中按计算化学位移与实验值的平均偏差从小到大排列的前三个结构如图2所示。

¹³C 化学位移预测采用基于 HOSE算法、神经网络算法以及增量法三种途径。各方法预测的¹³C 化学位移平均偏差分别记为 d_A、d_N与 d_I。每个碳原子以不同颜色标记其实验值与计算¹³C 化学位移之间的差值：绿色代表差值为 0–3 ppm，黄色代表 >3–15 ppm，红色代表 >15 ppm。DP4_A、DP4_N与 DP4_I分别为程序计算所得的结构正确概率。

在文献^[1]中，仅有关键的 HMBC 与 COSY 相关信号以图形方式标注于分子结构之上。许多出版物作者认为，这种相关信号的图示即可证明推导结构的正确性。图3展示了将这些 HMBC 与 COSY 相关以箭头可视化标注后所生成的结构。

综上所述，利用Structure Elucidator在全自动模式下，仅耗时数秒便清晰可靠地解析了一个具有独特碳骨架、包含复杂6/6/5/6/6/6六环体系的新天然产物的结构。这一案例充分展示了计算机辅助结构解析（CASE）技术在处理高复杂度天然产物结构鉴定中的核心价值——它将传统依赖经验推演的结构解析过程，转变为由实验数据驱动的自动化、可重复的计算流程，显著提升了解析效率与结果的可靠性。

参考文献

[1] Ji, K.-L.; Chen, Y.-H.; Song, Q.-Q.; Zheng, X.-Y.; Sun, P.; Lu, J.-M.; Liang, G.; Fan, Y.-Y. Distahlianins A−C: Architecturally Diverse Cadinane-Type Sesquiterpenoid Dimers from Stahlianthus involucratus. Org. Lett. 2025, 27, 10843–10848.