计算机辅助解析天然产物 Myrtinol E 的结构

桃金娘科植物 硬木香桃叶 (Backhousia myrtifolia)是一种原生于澳大利亚东部亚热带雨林的小型乔木。该植物最初由澳大利亚原住民发现并利用,其叶片传统上被用于缓解婴儿肠绞痛症状。该物种以其芳香精油而闻名,具有类似肉桂的香气,并表现出抗菌和抗真菌特性。
Radju及其研究团队[1]在寻找新型抗炎分子的过程中,对B. myrtifolia叶片进行了深入研究,成功分离鉴定出六种新型peltogynoid类黄酮化合物以及三种已知化合物。
其中一种新化合物被命名为Myrtinol E (1)。

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Myrtinol E (1) 为黄色固体化合物。通过高分辨电喷雾电离质谱(HR-ESI(-)MS)分析确定其分子式为C₂₀H₂₀O₇。本研究采用ACD/Structure Elucidator软件对该化合物结构进行重新解析。
参考文献[1]中提供的核磁共振数据(包括HSQC、HMBC、COSY和NOESY二维谱)详见表1。
表1. Myrtinol E的核磁共振波谱数据

在开展计算机辅助结构解析前,我们首先验证了原文献中结构1的正确性。利用软件内置的三种¹³C化学位移预测方法对结构1进行计算验证,结果如图1所示。
![图1. Raju等[1]提出的Myrtinol E (1)结构式。](assets/img/topic/145-04.webp)
图1. Raju等[1]提出的Myrtinol E (1)结构式。
通过计算谱与实验谱的平均偏差分析,我们发现这些数值尚不足以完全确认该结构的准确性。为进一步验证,我们系统性地对比了实验测得的13C化学位移与HOSE算法计算值(表1中dC与dCcalc(HOSE)列)。分析结果表明,结构中存在两组需要关注的化学位移对:(134.9/148.8)和(118.4/128.4)。基于HMBC相关峰提供的结构约束条件,这些信号位点可能存在互换关系。这一结构假设将通过Structure Elucidator的自动解析流程进行系统性验证。
研究团队将Myrtinol E的分子式(C20H20O7)及表1提供的完整波谱数据集导入系统后,程序自动构建了分子连接图(Molecular Connectivity Diagram, MCD)(图2)。该图通过不同颜色标注原子杂化状态,并识别出关键的长程耦合关系(如nJCH,n>3),为后续结构解析提供了可视化分析基础。

经MCD一致性检查确认,所有二维核磁数据均无矛盾。随后启动严格结构生成流程并同步进行13C化学位移预测,得到如下结果:
候选结构总数 k:2188个 → (结构过滤) → 32个 → (去重处理) → 8个
总耗时 tg:12秒
输出文件中的结构按计算谱与实验谱的偏差值升序排列,结果展示于图3。

分析显示,文献[1]提出的结构位列第二,而结构#5至#8可予以排除。为确定最优结构,需进一步补充验证数据。在此情况下,可参考此前未用于结构解析的NOESY数据(表1),其相关峰信息如图4所示。

图4. 输出文件中排名前四的结构候选。
从图中可见,仅结构#2能完全满足观测到的NOESY相关峰。该结构与文献[1]提出的结构基本一致,但需对前文所述的两组13C化学位移值(134.9/148.8与118.4/128.4)进行位置互换。这一调整在现有HMBC相关峰(图5)的约束范围内具有合理性。

图5. 结构#2的13C化学位移归属结果。
HMBC与COSY相关峰分别以绿色和蓝色箭头标示。
进一步对结构#1和#2进行DP4概率分析,计算结果如图6所示,证实结构#2的正确性。

通过计算分析,我们确认了文献[1]提出的结构1基本正确,但同时发现其中两对化学位移归属存在偏差。这一偏差源于原文[1]在报道新结构时,未通过经验方法或DFT计算对化学位移进行充分验证。
值得注意的是,与结构1 相似的Myrtinol A结构中,同样需要对两对13C化学位移(134.9/148.8与118.4/128.4)进行重新归属。
