4.5 Spirobacillene A

探索极端环境中的微生物次级代谢产物是发现新化合物的有效途径之一。在这些特殊环境（如酸性矿山废水）中，微生物在生态压力下可产生独特的进攻性和防御性生化代谢产物。Park 等^[5]从富含铁离子和硫酸的酸性煤矿废水（pH 3.0）中分离得到一株细菌——L. fusiformis KMC003。由于芽孢杆菌属（Bacillus）物种以产生结构多样的生物活性分子（如多烯、大环内酯，尤其是肽类抗生素）而闻名，他们对L. fusiformis KMC003 菌株的次级代谢产物进行了深入研究。

通过乙酸乙酯萃取和反相HPLC 分离，研究人员获得了两种新型化合物——Spirobacillenes A 和B。这两种化合物的特征在于分别含有独特的吲哚和吲哚啉结构单元，并均包含螺环戊酮结构。本文将重点讨论Spirobacillene A（4.9）的结构解析。该化合物的结构特点在于螺[4.5]癸烷单元与相邻吲哚环之间通过单C-C 键连接，这种骨架在天然产物中尚属首次发现。

Spirobacillene A 以黄色晶体形式分离获得。基于高分辨快原子轰击质谱（HRFABMS）测定，其分子式为C₁₈H₁₃NO₃（[M+H]⁺实测值m/z 292.0977，计算值m/z=292.0974），表明该化合物具有13 个不饱和度。值得注意的是，其骨架原子与氢原子的总数比接近2:1，根据Crews 规则（参见第1.2.2 节），这属于一类具有挑战性的结构解析问题。红外光谱（IR）显示存在羟基（3,228 cm⁻¹）和共轭羰基（1,693 cm⁻¹）的特征吸收带，而1,657 cm⁻¹处的吸收带可能对应另一个共轭羰基或碳碳双键。文献^[5]中提供的¹H NMR、¹³C NMR、HSQC、COSY 和HMBC 数据详见表4.5。

MCD 概述基于表4.5 数据构建的MCD 如图4.11 所示。程序自动为所有碳原子分配了杂化状态，其中仅C 197.6 被标记为"ob"（与氧原子成键）。由于C 111.7 和C 125.3 所连接氢原子的信号重叠，导致相关碳原子的连接性存在模糊性。根据表4.5 中¹H 信号的多重性，设定了分子中七个碳原子周围第一配位层中骨架原子所连接的氢原子数量。MCD 未进行人工编辑，随后启动了严格结构生成程序，同时进行¹³C 化学位移预测和光谱过滤。

程序运行结果为：k = 698 →1，tg = 3 s，生成的唯一结构4.10 与Spirobacillene A（4.9）的结构完全一致。

其化学位移偏差值（dA=1.837，dN =1.676，dI =3.763 ppm）充分证实了程序推断结构的正确性。因此，这一对人类专家而言极具挑战性的结构解析问题，通过Structure Elucidator软件实现了快速、自动且明确的解决。