新型异戊二烯型黄酮化合物 Davidone F 的结构解析

Molecules 2021, 26, 4182. https://doi.org/10.3390/molecules26144182

白刺花是一种产于中国的灌木或小树。 多年来，人们从中分离出了许多天然产物，包括生物碱、类固醇、木脂素、酚酸和主要的类黄酮化合物。 这些化合物已被发现具有不同的生物活性。 

Song等人^[1]对白刺花进行了化学研究，分离出一种新的异戊二烯基黄烷酮化合物——Davidone F（1），该化合物结构具有一个新颖的七元氧环。

分离得到的Davidone F为棕色油状物。 通过HR-ESI-MS数据(m/z 455.2061 [m+ H]⁺)，推测其分子式为C₂₆H₃₀O₇，提示不饱和度为12。 红外光谱显示了羟基(3244 cm^-1)和共轭羰基(1636 cm^-1)的特征吸收。

文献作者采用了1D和2D (HSQC、HMBC和COSY)核磁共振谱确定了Davidone F的结构。在本案例中， 我们尝试利用报道的这些核磁数据，通过ACD/Structure Elucidator软件(以下简称ACD/SE)进行从头解析。 值得注意的是，文献[1]中只列出了关键的HMBC和COSY相关性数据，而没有列出完整的数据(见表1)。

表1. Davidone F的1D和2D NMR谱数据

将表1中的数据输入ACD/SE软件中，程序自动生成分子连接图(MCD)如图1所示。 

图1. 分子连接图

我们没有对MCD进行任何自定义编辑即开始执行结构生成，软件会伴随进行13C化学位移预测，最终生成的化合物数量是k = 1288→(结构和谱图规则过滤)→5，耗费的计算时间为tg=16s。 

根据CASE算法流程，接下来，ACD/SE可采用三种化学位移计算方法(增量法、神经网络法和基于HOSE算法)对输出文件中的5个结构进行13C谱化学位移计算。 按计算得到的13C化学位移与实验值的平均偏差进行排序。 图2显示了最终的输出文件，其中对结构进行了排序。

图2. ACD/SE软件最终得到的结构列表

从图2可知，软件排名第一的结构与文献[1]中确定的结构相一致。结构#1的化学位移平均偏差值很小，因此，我们可以得出结论，该结构是可靠的，不需要额外的计算(例如DFT化学位移预测，DP4的概率)。 有趣的是，尽管这个案例中有7个碳原子存在着不确定的杂化状态，但是最终的答案很快就被发现了(16秒内)。 这是由于在程序中实现了多线程结构生成算法，本质上是将初始的MCD图分割成几个其他的，每一个都探索可能的杂化组合的单一情况，所有这些都是使用多核CPU并行解决的。 

根据我们的经验，ACD/SE可以仅使用HMBC数据时也能解决问题。在过去的经验中，我们发现，仅仅是通过手动定义羰基，结构生成时间减少了3倍，然后，通过定义一个碳原子必须与一个杂原子相连，结构生成时间可以减少30倍。 这表明，即使在MCD显示的信息中添加最小的明显结构约束，也可以大大加快结构生成。 当然，每种情况下的效果都是不同的。

最终，通过ACD/SE软件确定的Davidone F结构如下：