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4.13 Hunanamycin A

Hunanamycin A(4.25)是首个具有吡啶并[1,2,3-de]喹喔啉-2,3-二酮骨架结构的天然产物,由Hu 等[15]从海洋来源的Bacillus hunanensis 中分离得到。

Hunanamycin A 是一种与核黄素降解产物相关的天然产物,其结构经历了N-异戊烯基化及随后的环化反应而形成。该化合物的结构及其立体化学构型通过核磁共振(NMR)和质谱(MS)技术得以全面解析。

教材配图

Hunanamycin A 以浅黄色玻璃状物形式被分离纯化。高分辨电喷雾质谱(HRESIMS)分析显示,其分子离子峰[M+H]⁺位于m/z 393.2018,与分子式C₂₀H₂₈N₂O₆(计算值:393.2025)相符,不饱和度为8。

为全面解析Hunanamycin A 的分子结构,采用了多种核磁共振技术,包括¹³C NMR、¹H NMR、HSQC、HMBC 和COSY 谱图(表4.13)。

基于这些光谱数据,构建了经过适当编辑的分子连接图(MCD),如图4.31 所示。

图4.31 Hunanamycin A:经过轻微编辑的分子连接图(MCD)
图4.31 Hunanamycin A:经过轻微编辑的分子连接图(MCD)

Table 4.13 Hunanamycin A:核磁共振(NMR)光谱数据

教材配图

MCD 概述分子中包含六个氧原子、两个氮原子以及四个可自由交换的氢原子,因此在结构生成过程中需要综合考虑所有可能的OH、NH 和NH₂基团组合,这不可避免地导致输出文件规模的显著增加。为了在不引入高风险假设(“公理”)的前提下降低问题的复杂度,对部分碳原子的杂化状态进行了明确标记:两个浅蓝色标记的碳原子(sp²或sp³杂化)C 123.3 和C 126.2被指定为sp²杂化,而化学位移分别为70.60、74.40 和75.00 ppm 的次甲基碳原子,其连接的氢原子化学位移值在3.75 至4.25 ppm 范围内,被标记为与杂原子邻接(“ob”标签)。

在二维NMR 数据中未检测到非标准连接性,因此启动了严格结构生成过程,并结合13C化学位移预测,排除了平均偏差超过4 ppm 的结构。结果显示,候选结构数k = 10,281 →2 →1,总耗时为18 秒。

生成的单一结构及其平均偏差值,以及相应的13C 化学位移归属如图4.32 所示。

图4.32 Hunanamycin A:解析结果结构
图4.32 Hunanamycin A:解析结果结构

将该结构与结构4.25 进行对比,结果表明,新型抗生素Hunanamycin A 的结构在最小假设条件下几乎被自动且准确地识别。

为进一步完善研究,重新进行了结构生成,未对碳原子C 123.3 和C 126.2 的杂化状态进行sp²标记,而是由程序自动分配。结果显示,候选结构数k = 175,621 →2 →1,总耗时为5 分钟。对比两种解决方案的结果,直观地展示了化学家引入的约束条件在结构解析中的关键作用。

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