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4.21 Paecilin A

内生真菌作为一类与宿主植物共生且代谢活跃的微生物,已被证明是新型生物活性天然产物的丰富来源。由于其独特的生态位和与宿主之间的复杂代谢相互作用,内生真菌能够产生结构新颖且具有显著生物活性的次级代谢产物,为天然产物化学研究提供了宝贵的资源。

Guo 等[24]从内生真菌中分离出一系列新化合物,其中特别引人注目的是一种具有全新碳骨架的二聚体代谢物,命名为Paecilin A,以及其单体Paecilin B。Paecilin A(4.40)的波谱数据被用于在Structure Elucidator 软件的辅助下进行结构解析。

教材配图

Paecilin A 以淡黄色胶状物形式获得。通过高分辨电子轰击质谱(HREIMS)检测到m/z 638.1632 的分子离子峰(计算值:638.1630),结合NMR 数据分析,确定其分子式为C₃₂H₃₀O₁₄,表明其具有18 个不饱和度。紫外光谱(UV)在214、281 和348 nm 处显示吸收峰,而红外光谱(IR)在3422、1791、1739 和1650 cm⁻¹处分别显示出羟基、γ-内酯羰基、酯基和共轭酮基的特征吸收峰,为官能团的鉴定提供了重要依据。¹³C NMR 谱分析显示,谱图中包含16 组双倍强度的信号,表明分子中存在两个相同的结构单元,即分子具有对称性。对称性分子的结构解析是天然产物化学中的一个重要挑战,尤其是在基于二维NMR 数据生成结构时,需要对算法进行专门优化[25]。

文献[24]中用于Paecilin A 结构解析的1D(¹H NMR、¹³C NMR)、HSQC 和HMBC NMR数据汇总于表4.21,部分经编辑的MCD 如图4.50 所示。

图4.50 Paecilin A:经编辑的分子连接图(MCD)
图4.50 Paecilin A:经编辑的分子连接图(MCD)

在MCD 中,化学位移位于156–195 ppm 区间的sp²杂化碳原子被标记为“sp²/ob”,表明其可能与氧原子相连。同时,假设分子中不存在缩醛和缩酮结构,因此将化学位移位于107.79–115.26 ppm 的浅蓝色碳原子标记为“sp²/fb”。此外,两个C 84.31 碳原子被标记为“sp³/ob”,而两个C 53.64 甲基基团根据其¹³C 和¹H 化学位移被确认为与氧原子相连。根据表4.21 中M(J)列的多重性和偶合常数,为MCD 中的碳原子设置了相应的氢原子数量。MCD检查未发现HMBC 数据中的任何矛盾,因此启动了严格结构生成程序,并伴随¹³C 化学位移预测。结果如下:k = 1,880 →45 →45,生成时间tg = 1 分42 秒。输出文件中排名前三的结构如图4.51 所示。

图4.51 Paecilin A:输出文件中排名前三的结构
图4.51 Paecilin A:输出文件中排名前三的结构

排名第一的结构(结构#1)与文献[24]中确定的Paecilin A 分子结构完全一致,其碳谱化学位移归属标注在结构4.41 中。

教材配图

在解析过程中,为缩短结构生成时间,对分子连接图(MCD)进行了一系列优化编辑。其中最关键的假设是排除了分子中缩醛和缩酮基团的存在,这一假设使得所有浅蓝色标记碳原子的性质得以明确。排名第一的结构所表现出的较小平均偏差(平均偏差<1.2 ppm)验证了这一假设的正确性,同时进一步支持了Paecilin A 结构解析的可靠性。

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