每月案例｜海洋天然产物 Peyssonnoside A 的结构解析

二萜类化合物及其类似物和衍生物是已知的种类繁多的化合物。环丙烷结构在天然产物中虽然很常见，但高取代和/或嵌入的环丙烷却很少报道。这些化合物不仅结构新颖，其生物活性还对医药、合成和生物化学家具有重要的价值。

化合物Peyssonnoside A(1)是由Kubanek^[1]从Peyssonnelia sp.提取液中极性部分分离得到的一种特殊的具有空间位阻环丙烷片段的二萜苷。

图1. 化合物Peyssonnoside A(1)的平面结构

作者用光谱学方法确定了其平面结构、相对和绝对构型，并采用计算机辅助结构解析(CASE)、基于密度泛函理论(DFT)的13C化学位移预测和实验ORD数据模拟等方法进行辅助确证。

化合物Peyssonnoside A通过HR-ESI-MS（m/z 531.2625[M]-)测定，分子式为C₂₆H₄₃O₉S。其1D和2D NMR数据如下表所示：

表1. 化合物Peyssonnoside A的NMR数据

我们将表1中的数据输入到ACD/Structure Elucidator软件中，通过该软件的专家系统谱图解析功能进行计算，以挑战该软件。程序自动生成的分子连接图(MCD)如图1所示。

接下来，软件对MCD中呈现的信息进行检查，检查是否存在非标准的相关(ⁿJ_CH, _HH, n>3)。这些相关性被称为NSCs(Non-Standard Correlations,非标准相关性)。如果软件检测到“非标准连接的最小数量是3”，那么MCD检查即通过。

由于存在NSCs的情况，模糊结构生成(Fuzzy Structure Generation,FSG)的策略被应用到软件计算中。这个过程是为了在长度未知的NSCs存在的情况下进行结构生成。FSG使用软件默认设置的选项执行。

我们使用了ACD/Structure Elucidator软件中的三种方法进行¹³C化学位移计算：HOSE算法、神经网络算法和加和算法。计算化学位移平均偏差dA、dN和dI(名称与上述方法对应)。具体结果如下图所示：

软件解析得到的结构与作者^[1]确定的结构一致。五个单侧红色箭头表示HMBC数据中确定的NSC，一个双侧箭头(2-4)表示COSY数据中的NSC。请注意，尽管存在6个NSCs，但问题的解决方案是唯一的。这是因为在HMBC和COSY谱中检测到大量的交叉峰，如图4所示，在结构上显示了所有检测到的2D NMR相关性。

图4. 结构1的所有连接相关性可视化图

有趣的是，作者^[1]指出，他们使用的CASE软件(不是ACD/Structure Elucidator软件)生成了更多的结构，随后需要用额外的NMR数据排除了这些结构。似乎这些额外的结构是作者使用的CASE软件生成的子结构，没有糖环，然后他们需要手动进行评估(图4)，而不是一次完成整个结构的推导。很明显，这些额外的结构与来自1D NMR谱的数据相矛盾，如图5的说明所示，所以它们根本就不应该产生。不幸的是，这些没有信号归属的结构让人费解，我们也不可能看到该CASE系统如何以及是否处理了大量的NSCs。

图5. 由文献作者使用的CASE软件生成的候选结构

化合物Peyssonnoside A的结构以及对应的碳谱化学位移归属(由ACD/SE软件自动归属)如下：

综上所述，化合物1的2D NMR数据包含6个NSCs，使用ACD/ structure Elucidator软件在完全自动模式下一次即可清楚地阐明了，不需要对MCD进行大量编辑或将问题分解成更小的问题进行再处理。