MassQL 整合策略从绣球荚蒾中发现七元环荚蒾烷二萜


该研究通过MassQL整合策略从绣球荚蒾(Viburnum awabuki)中系统性地分离和鉴定了26个七元环荚蒾烷二萜类化合物(SMT VibDs),包括15个新化合物(1−15)和11个已知类似物(16−26)。其中,化合物1的发现尤为突出,其具有前所未有的七元环骨架,代表了一类新型荚蒾烷二萜。研究还深入探讨了该类化合物的抗肝癌活性,并揭示了化合物18通过靶向MAPKAPK2(MK2)激酶发挥作用的机制。

图1. 本课题组前期从珊瑚树(V. odoratissimum)中分离的荚蒾烷二萜结构亚型及本研究从绣球荚蒾(V. awabuki)中分离的化合物1–15的化学结构
结构鉴定的特色内容
1. 新颖结构的发现与表征

化合物1作为全新骨架的七元环荚蒾烷二萜,其结构鉴定是本研究的一大亮点。通过高分辨质谱(HRESIMS)确定其分子式为C25H37O5(m/z [M + H]+为417.2638)。
波谱分析(包括1H NMR、13C NMR、COSY、HSQC、HMBC和NOESY)揭示了其独特结构特征:
千里光酰氧基信号和多个烯烃质子信号
通过¹H-¹H COSY相关峰确认了四个自旋系统(I-IV)
HMBC谱图关键相关峰(如H-2与C-18/C-9/C-4的相关性)构建了含乙烯基和甲基的七元环骨架
NOESY信号确定了H-9、CH3-19及醚键的β取向,以及H-8的α取向
与已知七元环荚蒾烷二萜相比,化合物1的独特之处在于C-9和C-3位具有特殊取代基,且缺乏常见的环外Δ8双键。
2. 生物合成途径的提出
研究提出了化合物1的假设生物合成途径:从GGPP(香叶基香叶基焦磷酸)出发,经环化氧化生成荚蒾素F,再通过酯化、水合、脱水氧化等步骤,最终经由Cope重排关键步骤形成C-3−C-9键,完成新颖骨架的构建。

图2. 本研究确定的SMT(七元环)骨架合理生物合成途径
3. 构型判定规则的扩展
针对具有C-11位侧链的七元环荚蒾烷二萜,建立了用于判定C-5/C-10构型的扩展经验规则,并通过量子化学计算与实验ECD曲线对比,确定了化合物1的绝对构型为3R,6S,7R,8R,9S。

图3. 化合物1的¹H-¹H COSY(黑色粗线)、HMBC(实线箭头)和NOESY(虚线箭头)相关信号图
ACD/Structure Elucidator Suite软件的关键作用
在本研究的结构鉴定中,ACD/Structure Elucidator Suite软件发挥了至关重要的验证功能:
候选结构生成与排序
在解析化合物1的结构时,该软件基于核磁数据生成了8个候选结构,并按核磁平均偏差进行排序。结果显示,排名第一的结构(ID=5)与研究者推导的结构完全一致,且偏差值最小(图S7、S8),从而确证了1的整体结构。

图S7. 化合物1的分子连接图(MCD)

图S8. 化合物1的候选结构(由ACD/Structure Elucidator软件生成)
结构验证的精准性与效率
该软件采用匹配因子(MF)评估谱图与结构的吻合度(0-1区间,越接近1匹配度越高),并从化学位移、积分值、峰类型及相关信号等多维度进行综合判断。本研究通过这一工具高效验证了化合物1的新颖性,避免了人工解析可能带来的主观误差。
在复杂天然产物解析中的优势
ACD/Structure Elucidator Suite作为计算机辅助结构解析(CASE)的代表性工具,近年来已成功应用于数百种复杂化合物的结构鉴定。其核心优势在于能够整合1D/2D NMR数据(如HSQC、HMBC),通过算法快速比对预测谱图与实验数据,特别适用于天然产物中同分异构体的区分和未知骨架的确认。
