ACD 碳谱数据库与微谱数据库的功能比较与案例分析

一、功能比较

1. 使用方式

使用方式对比

ACD 碳谱数据库：内嵌于 ACD/Labs 软件中，为单机版软件，用户安装在本地电脑后可离线使用。
微谱数据库：基于 Web 的网页应用，用户通过账号密码或授权 IP 范围登录使用。

2. 数据库规模

数据库规模对比

数据库	收录规模	数据更新/统计日期	数据来源说明
ACD 碳谱数据库（天然产物及类天然产物）	1,340,028 个结构	2020 年 5 月 16 日	定期跟踪天然产物相关期刊、商业数据库等报道的信息
微谱数据库（NMR 库）	1,227,610 个化合物	2020 年 5 月 11 日	主要来源于期刊文献，定期更新

注：以上为原文发表时采集的统计数字，仅供当时的对照参考；数据库规模会持续更新，请以厂商最新公布数据为准。

3. 数据输入

数据输入方式对比

ACD 碳谱数据库：提供两种方式——① 直接读取原始谱图（导入 NMR 原始数据后自动标峰、识别信号）；② 手工输入碳谱化学位移，转化为谱图后再检索。
微谱数据库：需要用户按化学位移从小到大顺序输入到网页窗口中，数字间以英文半角逗号分隔，然后检索。

4. 检索参数设置

检索参数设置对比

ACD 碳谱数据库：允许用户设置更多的限制性参数，如分子式、分子量范围、元素组成区间、单同位素质量容差等。对于已知分子式或分子量的样品，可更有效地定位目标结构。
微谱数据库：提供相似度、容差、溶剂、碳原子数等参数，以及精确／模糊／深度／基团等查询方式。其中的「相似度」参数与 ACD 数据库中的「整体化学位移偏差」含义类似，都是衡量化学位移之间的差别——相似度越高、或偏差值越低，代表匹配越吻合。

5. 检索结果内容

检索结果内容对比

ACD 碳谱数据库：给出化合物结构列表（含结构式、分子式、分子量）、偏差打分与文献来源；支持图形化的谱峰直观比对；可通过鼠标建立谱峰信号与结构原子之间的对应关系；允许用户对候选结构进行人工修正，并基于 ACD 核磁预测技术得到预测谱后再比对判别。
微谱数据库：给出文献列表、对应结构与碳谱数据，提供碳谱化学位移的比对列表。在原文测试中，结果往往没有直接给出结构式的记录，且部分结构基团以 R 表示、无完整结构显示，用户需逐个打开记录查看。

二、案例测试

下面通过 3 个天然产物的碳谱数据进行测试比较。每个案例均先给出样品的 ¹³C NMR 化学位移数据，然后分别在两套数据库中检索（均采用模糊查询方式）。

案例 1　常见甾醇类化合物

该案例的碳谱数据由一位天然产物研究实验员提供原始谱图文件，共 29 个碳信号，化学位移如下（ppm）：

12.062，12.151，19.413，20.231，20.809，21.074，24.332，25.720，28.713，29.717，31.667，31.899，36.521，37.268，39.683，40.205，42.259，42.307，50.155，52.009，55.885，56.856，71.822，109.529，121.703，130.040，137.214，140.761，148.633

数据库	检索结果
微谱数据库	共查到 15 个化合物，排在最前的 7 个相似度均为 96.5%；但前 10 个化合物都没有直接收录对应的结构式。首个化合物名称为 compound 2h，无法由名称转换为结构，必须下载原文献查找。
ACD 碳谱数据库	按程序默认值检索（组成区间设为 C 28–30），结果按偏差值从小到大排序，首个化合物偏差值仅 0.136，文献来源为 J. Braz. Chem. Soc. 2004, 15, 608。切换到谱图比对界面后信号一一对应，基本可确认结构。

案例小结：两个数据库都能找到匹配的化合物结构，但 ACD 碳谱数据库直接给出了可视化的结构与谱峰比对，无需下载原文献查阅结构，实际操作所需时间更少。

案例 2　杂志新报道的新化合物

本案例取自国内中草药杂志新近一期报道的一个全新化合物的碳谱数据（该化合物在两个数据库中都尚未收录），用以比较两者在"找不到完全相同结构"时的参考价值。样品共 15 个碳信号：

15.1，15.4，20.8，22.3，29.9，30.2，32.8，35.6，36.1，36.9，41.9，68.1，75.2，108.7，149.3

数据库	检索结果
微谱数据库	共查到 1 个化合物，相似度 93.3%，为 (1β,3α,4aβ,5β,8aα)-4,4a-dimethyl-6(prop-1-en-2-yl)octahydronaphthalene-1,8a(1H)-diol，来源 Chinese Traditional and Herbal Drugs 2017, 48, 4601–4607。但结果未直接显示结构式；用该化学命名在 ChemDraw / ChemSketch 中转换结构时提示格式错误，仍需下载原文查找。
ACD 碳谱数据库	按默认值检索（组成区间 C 14–16），共得到 366 个结构，绝大部分具有相同骨架；偏差值最小的化合物为 1.084，来源 Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 1987, 35(7), 2860–2868。

在 ACD 中已知样品分子式为 C₁₅H₂₆O₂，而检索结果化合物分子式为 C₁₅H₂₆O——相差一个羟基。依据软件提示的化学位移偏差位点，可对候选结构进行修正并重新预测谱图比对，结果与实验谱较吻合，支持上述推测。进一步的确证可通过氢谱、二维谱进行归属验证。

案例小结：两个数据库都能获得正确的参考骨架信息，但 ACD 提供了更多指向同一骨架的结果（300 多个），更有利于确认该骨架；且具备结构修正 + 预测谱比对能力，便于进一步判断。

案例 3　新骨架化合物

本案例取自 Organic Letters 新发表的一篇文献中骨架较为新颖的化合物。

文献来源：Org. Lett. 2020, 22, 10, 3739–3743（Publication Date: March 18, 2020）

化合物 1（chartspiroton）的碳谱数据，共 20 个碳信号：

160.9，124.4，137.9，118.9，135.9，189.2，84.9，90.6，192.5，118.1，129.3，150.6，121.6，134.3，129.9，124.5，169.3，16.2，168.0，54.2

数据库	检索结果
微谱数据库	初次设定相似度 70% 以上时未找到结果；下调至 60% 以上后共查到 2 个化合物，相似度均为 60%，均为 anti-/syn-oxacalix[2]naphthalene[2]quinazoline（C₃₆H₂₀N₄O₄），来源 Eur. J. Org. Chem. 2010, 4122–4129。但其结构与目标结构相差甚远，且同样缺乏结构信息，需回溯原文献。
ACD 碳谱数据库	按默认值检索（组成区间 C 19–21），共得到 4 个结构，排在第一位的即为目标结构（chartspiroton），对应文献正是原取样文献 Org. Lett. 2020, 22, 10, 3739–3743。

案例小结：本案例体现了 ACD 碳谱数据库在收录全面性与时效性上的表现——能及时收录新近报道的化合物。

三、小结

作为一款碳谱数据库产品，其目标是让科研工作者更快地进行结构排重、或获得参考骨架信息，以指导进一步的结构鉴定。综合以上三个案例：

案例 1：两者均可命中，但 ACD 的结果呈现更直观——从谱图输入、检索到结果确认（含报告生成）约需 5 分钟。
案例 2：ACD 给出更多指向同一分子骨架的结果，并通过预测技术辅助快速判断可能结构。
案例 3：体现了 ACD 数据库在收录全面性与时效性上的差异。

此外，ACD 碳谱数据库可衔接 ACD/Labs 软件的其他功能——综合谱图处理、信号归属验证、谱图预测、从头解析到报告生成，形成连贯的工作流，因此在功能扩展性上具有优势。

说明：本文正文与数据依据凯美科公众号原文整理；文中涉及的第三方数据库名称、数据规模与对比结果均为原始评测条件下的客观记录。配图按原文阅读顺序排布，若发现某张配图与正文描述不符，请告知具体位置以便替换。

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