5.25 Psammaplysin I

来源：教材《计算机辅助结构解析》中译本第 5 章使用模糊结构生成法进行结构解析原书第 389–395 页

为验证深海极端环境中生物的化学多样性潜力，Right 等^[28]对来自50 至1,000 米深度的暮光带或弱光带生物的提取物进行了系统性筛选。研究表明，这些生物的次级代谢产物丰富程度至少不亚于，甚至可能超过生活在海洋浅层区域的同类生物。基于筛选结果，研究人员从15 种海绵中随机选择了两种进行深入的化学研究。对每种海绵提取物进行了复测以确认其生物活性谱，并随后进行了化学筛选以检测是否存在高毒性化合物。

在此研究过程中，研究团队从Suberea sp.样品的有机提取物中分离出五种溴代酪胺衍生物，其中两种为新化合物。通过核磁共振（NMR）和质谱分析，研究人员解析了psammaplysin I（5.49）的结构，其分子式为C₂₁H₂₄Br₃N₃O₆。

用于结构解析的¹³C、¹H、HSQC、HMBC 和COSY 波谱数据如表5.25 所示。作者推测：“分子中明显包含12 个sp²杂化碳……同时存在9 个sp³杂化碳，表明分子中含有一个甲基、六个亚甲基、一个次甲基和一个季碳。”基于这些波谱数据构建的分子连接图（MCD）如图5.66 所示。

图5.66 Psammaplysin I：初始分子连接图（MCD）

表5.25 Psammaplysin I：核磁共振（NMR）波谱数据

MCD 概述图5.66 清晰地表明，分子中存在8 个（而非9 个）明确的sp³杂化碳，而作者推测的第9 个sp³杂化碳可能为四个浅蓝色原子之一（C105.4–C121.7）。C132.5 的杂化状态可明确归属为sp²。我们认为，作者的推测仅在基于实验¹³CNMR 谱图与相关化合物的对比或后验分析（基于谱图-结构相关性）的情况下是合理的，此时原子C121.7 应归属为sp²杂化碳而非sp³。因此，若以“从头计算”方式解决问题，则无需对浅蓝色原子集进行任何修改。

基于未知物的化学组成，可以预见结构生成过程将非常耗时。分子中包含6 个氧原子、3 个氮原子、3 个溴原子和4 个活泼氢原子，这意味着可能的原子组合数量将极为庞大。此外，MCD 检查还检测到2DNMR 数据中存在矛盾。这一预期在尝试进行模糊结构生成（FSG）时得到了验证：程序在一小时内生成了超过一百万个结构，最终由用户手动终止。

为简化结构解析过程，建议基于实验¹³CNMR 谱图对片段库进行片段搜索。执行命令Structure Elucidation/Search Fragments by CNMR spectrum ，并启用Use Filter during Search 选项。结果显示，共筛选出4,887 个Found Fragments （可通过主菜单中的View/Structure Lists/Found Fragments 命令查看）。片段按其所含碳原子数量从高到低排序，因此最大的片段排名靠前。排名前四的片段如图5.67 所示。

图5.67 Psammaplysin I：排名靠前的四个结构片段

在"Found Fragments"窗口中，实验测得的¹³C 化学位移数据以谱图形式显示在找到的碎片结构下方，并与碎片子谱的化学位移进行对比。排名第一的片段及其¹³C 谱与实验13C NMR 谱的对比展示在图5.68 中。

在Found Fragments 窗口中，实验¹³C 化学位移以图形化方式显示在Found Fragment 结构的下方，并与片段子谱的化学位移进行对比。

排名第一的片段及其¹³C 子谱与实验¹³CNMR 谱图的对比结果如图5.68 所示。图5.68 显示，片段的子谱（上部）与实验谱图（下部）高度吻合。这种一致性并非偶然，因为片段#1是结构5.49 的一部分（值得注意的是，结构5.49 并未包含在ACD/CNMR 数据库中）。因此，可以尝试基于该片段创建MCD。在片段#1 显示于窗口中时，执行命令Structure/Create from Current Structure/MCDs for CSB Generator。大多数与MCD 创建相关的选项均自动设置。图5.69 显示了Create MCD Options 窗口的右侧部分，其中展示了用于MCD 创建的设置。在此，用户设定了MCD 中包含片段的最大和最小数量，并通过试验法确定了¹³CNMR化学位移容差的最小值为3.5ppm。最终，创建了两个MCD（图5.70 和图5.71）。

对比这两个MCD 可以发现，它们的区别在于化学位移为105.2 和105.4ppm 的碳原子发生了交换。