5.33 Aziridine

Kummerlöwe 等^[39]在研究含叠氮基1,5-烯炔与亲电碘试剂的反应时，对其主要产物进行了结构表征。研究初期采用常规分析方法，高分辨质谱（HRMS）精确测定该化合物的分子式为C₁₆H₁₈NI（实测值m/z 351.0486，计算值351.0484）。研究人员首先获取了红外光谱、一维¹H 和¹³C 核磁谱图，以及包括COSY、HSQC、¹H-¹³C HMBC 和¹H-¹⁵N HMBC 在内的二维核磁数据。

通过谱图解析，研究人员鉴定出该分子包含11 个结构片段：1 个苯基、1 个甲基、5 个亚甲基（其中3 个形成孤立链段）、1 个叔胺氮原子、1 个碘原子和4 个季碳原子。值得注意的是，¹H-¹³C HMBC 谱中观察到的63 个远程相关信号和¹H-¹⁵N HMBC 谱中的7 个交叉峰表明，这些结构片段之间存在紧密的空间连接，反映出分子具有高度紧凑的结构特征。

由于常规核磁分析方法未能完全确定分子结构，研究人员进一步使用配备5 mm 低温TXI 探头（专为¹H 检测优化）的Bruker Avance 900 MHz 核磁共振仪采集了1,1-ADEQUATE二维谱。虽然该数据确证了相邻季碳原子的连接关系，但仍未能实现完整的结构解析。

鉴于传统核磁共振分析方法未能成功解析结构，研究者决定采用残余偶极耦合（Residual Dipolar Couplings, RDCs）这一非常规技术手段来解决这一难题^[40]。基于RDC 技术的方法学原理，研究团队提出：只要能够获取足够数量的各向异性参数数据，并结合构建足够规模的结构模型库，理论上就能够准确鉴定出正确的化学结构。

为测定残余偶极耦合（RDCs），研究人员将目标化合物置于拉伸聚苯乙烯/氯仿凝胶中进行定向排列，同时在氯仿溶液中测定相应的标量耦合常数。通过对14 个候选结构模型与实验数据的比对分析，RDC 数据最终确证氮丙啶类结构5.70（7-碘-10-甲基-8-苯基二氢-3H-2,1,2-(戊[2]烯[1,5,5]三基)吡咯烷）为正确结构。

为确证RDC 数据指认的结构5.70，研究人员合成了近100 mg 反应产物，并耗时3 天采集了2D INADEQUATE 谱图。该谱图数据明确验证了基于RDC 解析的结构5.70 的正确性。进一步的验证实验包括：采用¹⁵N 标记的叠氮化物作为起始原料进行反应，并对¹⁵N 标记产物进行¹³C-¹⁵N 耦合常数测定，这些实验结果均有力地支持了结构5.70 的准确性。

回顾性数据分析显示，¹H-¹³C HMBC 谱图中存在9 个非标准相关信号（ⁿJCH，n>3），这与该分子高度刚性的结构特征相符。Structure Elucidator 软件通过解析¹H-¹H 和¹H-¹³C 相关信号的组合关系，推导出9 个非标准的碳-碳连接方式（图5.103），这正是传统解析方法难以确定结构的主要原因。HMBC 数据中非标准相关信号的存在导致初始结构解析体系出现严重矛盾。特别值得注意的是，在¹H-¹³C HMBC 谱中观察到两个异常的⁵JCH 交叉峰，它们将两个质子与苯环邻位碳相关联（图5.103），相关谱图区域展示在图5.104（引自文献^[39]的补充材料）。我们认为这一现象可能源于碘原子的大位阻效应导致的苯环旋转受阻。

值得反思的是，文献作者^[39]曾认为结构5.70 几乎可以排除，因为ChemDraw^[41]预测的

¹³C 化学位移与实验数据存在显著差异。由于二维核磁数据的复杂性，作者^[39]当时认为该问题无法通过传统方法解决，但这一结论是在未考虑计算机辅助结构解析(CASE)方法的情况下得出的。

基于上述认识，我们采用Structure Elucidator 软件^[42]对文献^[39]中的实验数据（表5.33）进行了重新分析。

将分子式、一维¹³C 和¹H NMR 谱图、HSQC、¹H-¹³C HMBC、¹H-¹⁵N HMBC 以及1,1-ADEQUATE 谱图数据输入至结构解析软件后，系统自动生成了分子连接图（MCD），如图5.105 所示。

采用模糊结构生成(FSG)算法进行解析，仅用时0.7 秒即成功生成唯一正确结构5.70。这一结果表明，计算机辅助结构解析(CASE)方法能够基于HMBC 和1,1-ADEQUATE 数据实现快速、准确的结构鉴定。