5.16 Geranylphenazinediol

Ohlendorf^[17]报道了Geranylphenazinediol（5.31）的分离与结构鉴定，该化合物是一种异戊二烯侧链取代的吩嗪二醇类天然产物。

该化合物由从海洋沉积物中分离得到的链霉菌属菌株LB173 产生，其结构通过综合NMR 和MS 数据分析得以确定。在结构鉴定过程中，作者^[17]基于吩嗪核心结构的特征性紫外光谱，并结合羟基取代引起的光谱红移现象，进行了深入分析。化合物5.31 的紫外光谱在204、273、354、374 和458 nm 处显示出最大吸收峰，与1,6-phenazinediol 的紫外光谱高度一致。通过高分辨电喷雾质谱（HRESIMS）确定了其分子式为C₂₂H₂₄N₂O₂，该结果与NMR数据完全吻合。¹³C NMR 谱中观察到22 个独立的碳信号，进一步支持了分子式的正确性。结构解析采用了一套完整的NMR 数据，包括¹H、¹³C、DEPT、¹H–¹³C HSQC、¹H–¹H COSY和¹H–¹³C HMBC。

在假设仅可获得NMR 光谱数据（¹³C、¹H、HSQC 和HMBC）且1,6-phenazinediol 的类似结构及其光谱未知的条件下，我们使用StrucEluc 软件以“从头计算”的方式对该化合物的结构进行了解析。

输入StrucEluc 的光谱数据详见表5.16，用于结构生成的分子连接图（MCD）如图5.37所示。

MCD 概述在¹H NMR 谱中，两个羟基的化学位移分别位于9.01 和9.20 ppm。尽管文献^[17]未提供化合物5.31 的红外光谱（IR），但根据CCl4 溶液中OH 和NH 基团的伸缩振动频率差异，可以进一步确认这些基团的归属^[18]。最低场的¹³C 化学位移（151.7 和153.8 ppm）是典型的羟基化芳香碳的特征，因此假设OH 基团通过化学键与相应的碳原子相连。这些用户定义的约束条件显著降低了问题的复杂性，因为程序不会尝试将氮原子与这些碳原子连接。根据表5.16 中¹H 的多重性信息，将与相邻碳原子连接的氢原子数n(H)添加到原子属性中。已知与氮原子相连的sp² 杂化碳的化学位移可能在一个较宽的范围内共振。MCD 中显示的原子属性允许氮原子与化学位移在135.3–142.3 ppm 范围内的任何季碳相连。

检查MCD 时发现HMBC 数据中存在矛盾，程序报告非标准连接的最小数量为1。对附有¹³C 化学位移归属的结构5.31 进行后验检查，确定了七个HMBC 非标准连接，其中一个连接长度为4 个键（⁵JCH），如结构5.32 所示。

为了克服HMBC 数据中的矛盾，使用以下选项启动了模糊结构生成（FSG）（图5.38）：

具体而言，FSG 以最安全模式运行（m= 1–20，a= 16），通过删除延长相关信号而非保留其连接性进行结构探索。程序在完成mg = 6 的运算后终止（因m = 1–5 未生成有效结构），生成结果为：k = 2,503 →6 →6，总耗时tg = 1 小时32 分钟。此阶段共尝试使用4,496,388 种连接组合中的2,142,400 种，这是生成时间较长的主要原因。图5.39 显示排名输出文件的首位结构与5.31 完全一致，其通过三种方法计算均呈现最小偏差值。

值得注意的是，在自动归属过程中，程序将δC 110.50 ppm 归属至C10 位点，这是因为当设置mg=6 时，实验观测到的⁴JCH 远程相关（110.5→142.3 ppm，参见结构5.32）未被系统排除。该参数设置虽能获得正确结构，但导致C10 与C12 位点的¹³C 化学位移发生交换。

右侧为人工归属方案（mg = 7）。后者与文献^[17]提出的归属方案一致。

文献^[17]明确指出："...... 化合物5.31 的结构确证存在唯一不确定性：基于波谱数据无法区分1,7-吩嗪二醇与1,10-吩嗪二醇母核结构。此问题通常可通过羟基与异戊二烯链亚甲基的NOESY 相关信号（与另一芳环相连）进行解析，但在5.31 中未能观测到可比对的NOESY 相关。为此，最终通过化学衍生化实验（吡啶-乙酸酐乙酰化生成5.31a）确定其构型。

5.31a正如预期，乙酰化后的¹H NMR 谱中新增两个信号，分别对应一个乙酰甲基。NOESY谱显示两个甲基信号之间无相关性，但其中一个甲基信号与异戊二烯侧链的CH2（28.9 ppm）存在明确关联。基于此，我们确认其核心结构为1,7-吩嗪二醇，该取代模式与天然吩嗪类化合物的结构特征一致。

值得注意的是，图5.39 显示，未经额外实验无法区分的竞争性结构（即1,10-吩嗪二醇）在输出文件中排名第二位。这表明即使在mg=6 参数下获得的“近似解”中，程序仍能准确判别两种最可能结构的优先级，最终选择与实验数据完全吻合的正确构型。

为了确保研究的全面性，我们以m = mg + 1 = 7 的参数重新运行了FSG（模糊结构生成），即在结构生成过程中删除7 个相关信号。实验结果如下：k = 26,625 →45 →23，总耗时tg =10 小时44 分钟。在此过程中，程序基于22,481,940 种可能的连接组合中的12,669,412 种进行了结构生成尝试，这显著增加了计算时间。结构生成过程持续整夜完成。为与mg=6 的结果进行对比，图5.41 展示了mg=7 最终输出文件的首位结构。

通过对比“近似解”（mg=6）与“精确解”（mg=7），我们发现最优（且正确）结构的偏差值在“精确解”中显著降低，这与程序自动生成的新的（且正确的）化学位移归属一致。此外，竞争性结构#2 和#3 的偏差值也因120 ppm 与110.5 ppm 化学位移的重新归属而减小。