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5.17 Strynuxline A

马钱子(Strychnos nux-vomica)为马钱科(Loganiaceae)中等乔木,广泛分布于南亚地区。其干燥成熟种子在中国传统医学中常用于治疗肿瘤、风湿性关节炎、肿痛、创伤及骨折等疾病。番木鳖碱(strychnine)与马钱子碱(brucine)为其主要活性成分,兼具抗肿瘤、细胞保护及镇咳等多种药理活性。为进一步探索马钱子中的微量生物碱成分,Fu 等[19]成功分离并鉴定了两种新型生物碱——strynuxlines A 和B。这两种化合物具有独特的6/5/9/6/7/6六环骨架结构,首次揭示了马钱子碱型生物碱中C3–C7 键的断裂现象。此外,该研究还分离鉴定了16 种已知生物碱。下文将详细阐述如何通过基于CASE(计算机辅助结构解析)的方法对strynuxline A(5.33)进行结构鉴定。

教材配图

Strynuxline A(1)以白色无定形固体形式获得。通过高分辨电喷雾质谱(HRESIMS)测定其分子式为C₂₃H₂₄N₂O₅(m/z 408.1673 [M]⁺,计算值408.1685),不饱和度为13。¹³C、¹H 及HSQC 光谱数据,以及关键的HMBC 和COSY 相关信号均以图表形式呈现于文献[19]中,具体数据详见表5.17。

图5.42 展示了基于NMR 光谱数据生成的初始MCD。

图5.42 Strynuxline A 的初始MCD 图
图5.42 Strynuxline A 的初始MCD 图
表5.17 Strynuxline A:核磁共振波谱数据
表5.17 Strynuxline A:核磁共振波谱数据

MCD 概述在MCD 中,程序仅完全确定了C56.3–C83.7 四个碳原子的杂化状态及化学环境,而六个浅蓝色标记的碳原子的杂化状态(sp³或sp²)及其与杂原子邻接的可能性尚未明确。结合与C99.7 和C100.4 相连的氢原子的¹H 化学位移(分别为7.88 和6.78 ppm),以及其他四个浅蓝色季碳的特征¹³C 化学位移(如C168.0 和C174.9),可以推断这些碳原子均为sp²杂化状态。红外光谱中观察到的1,670 cm⁻¹和1,640 cm⁻¹吸收带表明结构中可能存在羰基或共轭双键体系,因此推测C168.0 和C174.9 位点通过双键与氧原子相连。C56.3 位的两个甲基基团则可以明确与氧原子形成化学键。由于分子中存在两个氮原子,若对MCD 中碳原子标注“ob”(强制与杂原子连接)或“fb”(禁止与杂原子连接)标签,可能会引入错误归属的风险。根据表5.17 中¹H 信号的多重性信息,MCD 中对八个碳原子的第一配位层氢原子数(n(H))进行了明确设置。经过上述分析修正后的MCD 如图5.43 所示。

图5.43 Strynuxline A:编辑后的分子连接图(MCD)
图5.43 Strynuxline A:编辑后的分子连接图(MCD)

MCD 检查结果显示,2D NMR 数据中未检测到矛盾,随后启动了严格结构生成(Strict Structure Generation)。生成结果如下:k = 132 →94 →77,总耗时tg = 0.27 秒。图5.44 展示了排名输出文件中前三位的结构。

图5.44 Strynuxline A:严格结构生成产生的排序输出文件中位列前三的结构
图5.44 Strynuxline A:严格结构生成产生的排序输出文件中位列前三的结构

然而,较大的平均偏差值以及“非典型”的骨架结构表明,上述结果可能存在错误。因此,下一步合理的尝试是进行模糊结构生成(FSG,Fuzzy Structure Generation)。采用参数m =1、a = 16 的FSG 完成后,得到以下结果:k = 5,142 →3,411 →1,883,总耗时tg = 25 秒。在结构生成过程中,程序对所有30 种可能的连接组合进行了全面尝试。图5.45 展示了排名结构文件中的前三位结构。

图5.45 Strynuxline A:模糊结构生成(FSG)产生的排序输出文件中位列前三的结构
图5.45 Strynuxline A:模糊结构生成(FSG)产生的排序输出文件中位列前三的结构

排名第一的结构与作者[19]推导的结构5.33 完全一致。¹³C 化学位移归属如图5.34 所示,其中箭头标示了检测到的非标准HMBC 相关信号。

教材配图

尽管strynuxline A 的骨架结构非常罕见,但通过模糊结构生成(FSG)模式,程序成功对其结构及化学位移归属进行了明确鉴定。

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