结构解析案例：Botryane 倍半萜化合物 Hypocrolide A
文献来源
[1]Y. Yuan, Y. Feng, F. Ren, S. Niu, X. Liu, Y. Che. (2013). A Botryane Metabolite with a New Hexacyclic Skeleton from an Entomogenous Fungus Hypocraea sp. Organic Letters, 15: 6050–6053.
概述
Botryane-倍半萜是一类具有双环非异戊二烯母核结构的化合物，它们只在少数几种真菌中被发现 ，例如营养性植物病原体灰霉、担子菌类牛肝菌、子囊菌类炭球菌等。作为一种重要的倍半萜类代谢产物，Botryane-倍半萜具有多种生物活性，如抗菌、植物毒性等。
中科院微生物所研究员Yuan等[1]在真菌Hypocrea sp.中分离得到天然产物hypocrolide A，一个具有混合生物遗传成因的Botryane-倍半萜类化合物，含有尚未见之前报道的六环结构，如下图所示：
hypocrolide A结构式
该化合物结构最终得到了X晶体衍射方法的确证。
化合物hypocrolide A通过HR-ESI-MS（m/z 455.2064[m+H]+)测定，分子式为C26H30O7，不饱和度为12。其1D和2D NMR数据如下表所示：
在本案例中，我们将采用以上NMR数据(包括分子式信息)输入到ACD/Structure Elucidator软件中，测试看软件是否可成功计算出最终的正确结构。
ACD/SE基于分子式、13C NMR, 1H NMR, COSY 和 HMBC等谱图的信息，生成了以下分子连接图(Molecular Connectivity Diagram,MCD )：
Figure 1. Molecular connectivity diagram.
从以上MCD图中可发现，有7个碳原子标示为浅蓝色，表示这些碳原子的杂化状态不确定：sp2或者sp3，它们的化学位移都在100-110ppm的范围。对于这7个碳原子，软件会考虑每种杂化状态可能进行结构生成，每增加一种可能，相当于增加一个MCD图的计算量，即最终将会有2^7=128倍的计算量。对于这种情况，在ACD/SE最新版v2020.1中已经对相应的算法进行了优化。
在检查MCD图时候，HMBC和COSY的信号提示至少有两个“非标准”连接(non-standard connectivities，NSCs)——超过3个化学键的远程连接。因此，在ACD/SE生成结构的选项设置中，我们勾选Fuzzy Structure Generation，让软件采用模糊处理的策略进行结构生成。最终生成的结构数目k=1212→ (基于谱图信号过滤)→12→(去除重复结构)→8，最终的结构生成时间花费了47秒。
软件基于经验算法(HOSE算法、加和算法、神经网络算法)对生成的结构进碳谱化学位移计算，通过预测的化学位移与实验的化学位移进行比较，计算得到平均化学位移偏差值，dA(13C)表示HOSE算法得到的偏差值，dN(13C)表示神经网络算法得到的偏差值，dI(13C)表示加和算法得到的偏差值，最终软件按照偏差值的大小进行排序，如下图所示：
Figure 2. The ranked output structural file.
从图2中可发现，软件排名第一的结构与文献报道的结构一致，结构中包含3个C-C键远程相关(4JCH)——非标准连接(NSCs)，在图中以红色箭头显示在结构上。
