两个多烯醇天然产物的结构修正

在2023年，《欧洲有机化学杂志》（Eur. J. Org. Chem.）上发表了一篇题为“Structural reassignment of two polyenol natural products”的研究论文^[1]，该论文自发布以来，迅速引起了学术界的广泛关注。在一年的时间里，该论文的阅读量已超过2000次。论文中对两种天然产物的结构进行了修正，这两种产物结构相似，且导致结构错误的原因在两例中惊人地一致。为了验证并修正这些结构，我们采用了结构鉴定专家系统软件——ACD/Structure Elucidator Suite。因此，本文将深入探讨这两个最初被归类为多烯醇类的天然产物是如何被重新鉴定的。

2016年，Ma等^[2]从东南亚香料植物Murraya koenigii (L.)中成功分离出一种复杂的分子，即(5S,6R,7S,8R)-5-氨基-(2Z,4Z)-1,2,3-三羟基丁-2,4-二烯氧基-戊烷-6,7,8,9-四醇（1）。

1

2022年，Siebatcheu等^[3]从一种内生真菌——蜜环菇（Trichoderma erinaceum）中分离出了1号化合物，以及一个相关的异构体：(Z)-5-氨基-5-(1,1,2-三羟基丁-1,3-二烯氧基)戊烷-6,7,8,9-四醇（2）。

这些化合物通过一系列光谱技术（包括核磁共振（NMR）、质谱（MS）、紫外（UV）、红外（IR）和圆二色谱（CD））得到了详细的结构鉴定，并以稳定的固体形态被分离出来，表现为无色和白色的粉末。尽管如此，从化学结构的角度来看，这两种化合物都含有多个烯醇基团，而在常规化学条件下，这些基团通常会以相应的酮（羰基）异构形式存在（图 1）。

例如，化合物1更准确地应该表示为化合物3或4（而化合物2应表示为7），在这两种情况下，半缩醛醚结构对即使是轻微的酸性条件也表现出相当的敏感性。这些结构可能会发生水解反应，导致降解产物5和6的形成（参见图1）。此外，稳定的烯醇化合物是相当罕见的，它们通常只有在得到某种形式的稳定化后才能存在，而稳定的烯二醇化合物更是稀有，抗坏血酸（维生素C）便是其中之一。基于这些化学原理，我们怀疑在这两种化合物（即1和2）中可能发生了结构的错误鉴定。

我们对提出的结构1（化学式为C₉H₁₇NO₈）进行了深入分析。首先，我们将这一结构输入到结构鉴定专家系统（ACD/Structure Elucidator Suite）中。接着，系统运用其内置的经验方法，对结构1中的¹³C NMR化学位移进行了精确预测（相关结果详见图2）。这一过程对于验证结构1的准确性至关重要，因为它能够揭示分子中各个碳原子的具体环境，从而为我们提供了关于化合物结构的宝贵信息。

从分子连接图（MCD）进行结构生成的结果如下：k=25，tg=1秒，其中k代表生成的结构数量，tg代表处理器时间。

接着，我们对这些生成的结构的输出文件进行了¹³C化学位移的预测，并将这些结构根据dA偏差的大小进行了排序。在排序后的结构文件中，我们精选了排名前六的结构，并在图4中进行了展示。这些结构代表了最有可能符合实验数据的化合物结构，为进一步的结构验证和研究提供了重要参考。

结果表明，最初提出的结构1在所有生成的结构中排在首位，但其偏差值非常大。这意味着，基于初始数据无法生成具有可接受平均偏差值的特征结构。因此，结构1需要被修正。

对结构1的重新评估首先从分子中无争议的部分开始，即在这种情况下，是与碳原子C6-C9相关的碳水化合物片段（右侧片段）。所有四个碳的化学位移值都在预期范围内（δc 75.5, 72.7, 88.2, 63.5 ppm），与羟基化的sp3碳原子相匹配。C5处的半缩醛醚也预期会在记录区域内共振（即，δc 91.3 ppm），这一点得到了观察到的HSQC相关性的进一步支持。

对化合物1的¹³C NMR谱图进行检查时，发现了一个额外的共振峰，大约在121 ppm。因此，注意力随后集中在报告的分子式上，即C₉H₁₇NO₈（m/z 290.0853 [M+Na]⁺，计算值为290.0846），该分子式含有异常高的氢原子数量。观察到的m/z 290.0853值也与一个额外的碳原子一致的分子式C₁₀H₁₃N₅O₄（计算值为m/z 290.0860[M+Na]⁺）相符。考虑到新的分子式还表明存在四个额外的氮原子，并且嘌呤碱基通常与碳水化合物片段相关联，可以想象已经分离出了一个核苷。

基于光谱数据（表1）和分子式C₁₀H₁₃N₅O₄（见图5），创建了一个新的分子连接图（MCD），并重复进行了结构生成，结果如下：k = 2,160,807 → （筛选）→ 2151 → （去除重复）→ 1978，tg = 43分钟。

图6展示了按平均偏差递增顺序排列的排名前六的结构。

DU8ML^[4]是一款集成了密度泛函理论（DFT）和机器学习技术的先进核磁共振（NMR）化学位移及耦合常数预测工具。在验证腺苷（adenosine）结构的假设过程中，DU8ML发挥了至关重要的作用。通过将实验得到的¹H和¹³C NMR数据与商业标准品的NMR数据进行直接对比，这一假设得到了无可辩驳的证实。

在确认了核苷类化合物的存在后，我们进一步对2号化合物进行了分析。通过对其高分辨质谱-电喷雾电离（HRMS-ESI）谱图的评估，我们发现了两个显著的峰值^[2]。主要峰值与腺苷的分子式非常吻合，即C₁₀H₁₃N₅O₄（m/z 268.1041 [M+H]⁺，理论值为268.1046），而次要峰值出现在m/z 245.0769。基于次要峰值也可能是一个[M+1]的峰，我们推导出了一个分子式为C₉H₁₃N₂O₆（理论值为245.0774）。

在对2号化合物结构进行修正的过程中，我们采取的步骤与之前描述的相似。因此，我们将直接展示处理过程中的关键图表，并提供简洁的解释。正如结构鉴定专家系统所示，2号化合物的结构同样存在错误（参见图8）。

在文献^[3]中，COSY和HMBC的相关性以直观的图形方式展示:

在结构生成的过程中，我们得到了75个初步结构，经过去除重复后，剩下58个独特的结构，整个处理过程仅耗时2.5秒。随后，我们对这些结构的输出文件进行了¹³C化学位移的预测，并根据d_A偏差的大小对结构进行了排序。图11展示了排序后结构文件中排名前六的结构。有趣的是，最初提出的结构2在这一排序中仅位列第四，而排名首位的“最佳”结构却显示出极大的平均偏差和最大偏差值，这暗示着可能存在更准确的结构候选。这一发现强调了进一步分析和验证这些结构的必要性，以确保我们能够准确地确定化合物的真实结构。

继前例之后，我们将继续执行类似的操作。因此，我们将直接呈现相关图表，并相信这些图表的意义将一目了然，无需过多解释。

结构生成的结果如下：k=1300 → （筛选）→ 402 → （去除重复）→ 402，tg=9秒。排名前六的结构展示在图13中。

正如之前案例所展示的，尿苷（uridine）的结构得到了DU8ML计算的支持，并通过与文献中实验¹H谱图的对比得到了验证。这一方法同样成功应用于结构1和结构2的修正工作。