化合物 Myrrhain A 的结构修正：增塑剂污染对研究结论的影响

来源：微信公众号「凯美科」分类：结构修正与验证案例发布：2025-12-26

摘要

通过 直接光谱比对 与计算机辅助结构解析 相结合的方法，我们明确证实：此前被推定含有罕见1,2-二叔丁基苯并呋喃取代模式的化合物Myrrhain A，实为一种已知增塑剂。

值得关注的是，源自环境或实验室污染的增塑剂及其前体、降解和/或氧化产物，至今仍常被误判为天然产物。

正文

2023 年，Xu 等^[1]报道从非洲橄榄科植物没药（Commiphora myrrha(T.Nees) Engl.）的树脂分泌物中分离得到化合物Myrrhain A（1）。该植物在欧亚地区的宗教仪式及传统医学中应用广泛，例如可用于缓解肿胀、疼痛、闭经及痔疮等病症（图 1）。

研究人员提出，Myrrhain A具有1,2-二叔丁基取代结构。这一取代模式在天然来源的苯并呋喃衍生物中尚无先例。此外，尽管叔丁基在天然产物中偶有发现，但整体仍属罕见结构基团。

鉴于该结构存在上述反常特征，其合理性随即被指"难以成立"。然而这一警示并未阻止该结构结论在相关文献中被持续引用与传播。

尽管波谱技术已取得长足进步，但在天然产物结构解析工作中，化学结构误判的现象仍普遍存在，且这类误判往往与那些"不符合天然产物结构规律"的推定结构密切相关。

天然产物的结构复杂度日益提升，同时，通过解析波谱数据推导化学结构的过程又对研究者提出了极高要求。因此，绝大多数导致结构解析失误的情况，其实都具备一定的客观合理性。

另一方面，计算机辅助结构解析技术（CASE）已能有效助力研究者规避潜在的波谱数据解读偏差，目前该技术已完全整合到传统的结构解析方法体系中。

例如，本研究团队就曾借助ACD/Structure Elucidator软件，结合密度泛函理论（DFT）与参数化计算耦合的DU8ML 方法，完成了多种天然产物的结构重新鉴定工作。

我们将已报道的myrrhain A的¹³C NMR化学位移数据输入Structure Elucidator，并采用经验方法进行化学位移预测。具体而言，¹³C NMR化学位移的平均偏差通过基于HOSE算法（d_A）、神经网络方法（d_N）和增量法（d_I）进行计算。

图1. Myrrhain A（1）的最初推定结构

经Structure Elucidator软件分析得到的¹³C NMR化学位移偏差结果:绿色代表化学位移偏差为0～3 ppm，黄色代表偏差＞3～15 ppm，红色代表偏差＞15 ppm。

鉴于预测值与报道值之间存在较大的平均偏差和最大偏差（图1），该分析进一步证实了此前对该结构提出的质疑。尽管所提出的结构1中的叔丁基（图中绿色高亮部分）被预测为正确的结构片段，但其苯并呋喃骨架内部（橙色与黄色高亮部分）仍存在多处错误的化学位移指认（图1）。

随后，在假设叔丁基存在的前提下生成分子连接图（MCD），并关闭HMBC和COSY相关（见图S1）。基于分子式C₁₆H₂₂O₂（m/z 247.16863 [M+H]⁺）生成了所有可能结构，结果所提原结构仅排名第37位。

图S1 基于分子式C₁₆H₂₂O₂构建的Myrrhain A分子连接图（MCD）A和B

基于分子式C₁₆H₂₂O₂构建的Myrrhain A分子连接图（MCD）包含两种版本：

A）COSY与关键HMBC相关信号被屏蔽； B）COSY与关键HMBC相关信号被启用。

sp²杂化碳原子——紫色

sp³杂化碳原子——蓝色

HMBC相关关系——绿色箭头

COSY相关关系——蓝色箭头

标签"fb"（forbidden bond的缩写）由程序自动分配给那些"禁止与杂原子相邻"的碳原子。

结合¹³C NMR化学位移预测的结构生成过程，是基于分子连接图A（MCD A）完成的。

初始生成结构数量：k = 1,345,248

结构过滤后：34,517

去除重复结构后：74

结构生成总耗时：t_g= 49分钟

当加入已报道的COSY和关键HMBC相关信号约束后，可明确得出原结构指认错误的结论（见图S2、S3）。

图S2. 包含生成结构排序的输出文件

¹³C NMR化学位移预测采用基于HOSE码的方法、神经网络方法和增量法完成，图中展示了排名前39位的结构。三种方法所得的¹³C NMR化学位移平均偏差分别标记为d_A、d_N和d_I。每个原子通过颜色标注其实验值与计算值¹³C NMR化学位移之间的差异：绿色表示差异在0‑3 ppm之间，黄色表示差异>3‑15 ppm，红色表示差异>15 ppm。

图S3 排名前9的结构及其可视化的非标准COSY与HMBC相关关系（ⁿJ_CH,HH，n＞3）

COSY相关以红色双向箭头标示，HMBC相关以单向箭头标示。需注意，结构生成是基于MCD A（图S1）完成的，且其中HMBC与COSY相关信号已被关闭。图中出现异常长的非标准COSY与HMBC相关信号，表明这些结构是不正确的。

然而，一项关于Myrrhain A真实结构的关键线索，在该化合物与2,4-二叔丁基苯酚（2）、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（3）一同从飞龙掌血（Toddalia asiatica）根部被再次分离后得以浮现（图2）。

图2. 化合物结构图示

包含以下五种化合物：

2,4-二叔丁基苯酚（2）

对苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（3）

亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（4）

磷酸二(2,4-二叔丁基苯基)酯（5）

磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（6）

尽管化合物2此前被宣称是一种天然产物，但它实际上是一种广泛使用的合成抗氧化剂，在生物体和环境中常被检出。邻苯二甲酸酯（3）同样是一种极为常见的增塑剂。这些迹象提示，myrrhain A 可能并非天然来源，也促使研究人员对已报道的波谱数据进行全面复核。

基于对该候选化合物可能为人工合成来源的怀疑，研究人员对聚合物与塑料中常用的2,4-二叔丁基苯酚衍生物（即作为增塑剂使用的此类物质）进行了数据库检索，很快发现了常见的有机磷聚合物稳定剂——亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（4）（图2）。

有趣的是，已知化合物4会发生降解反应生成磷酸二(2,4-二叔丁基苯基)酯（5），并经氧化反应生成磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（6）（图2）。此外，对已报道的¹³C NMR谱图进行检视后发现，存在信号相近的峰（例如在δ_C 138.4和138.5处），这些峰可能因与磷原子（即³¹P）的远程耦合作用而被忽略。

因此，研究人员获取了化合物4、5和6的标准品，并测定了完整的波谱数据，以便与Myrrhain A的报道数据进行直接比对。

将Myrrhain A的报道¹³C NMR数据与化合物4标准品的对应数据进行比对，发现在δ_C 0.1～1.6 ppm的化学位移范围内存在明显差异；而与化合物5的比对结果显示，两者仅存在微小差异（即δ_C 0～0.5 ppm）（表1）。

表1. 市售亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（4）与磷酸二(2,4-二叔丁基苯基)酯（5），以及合成磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（6）的¹³C NMR化学位移（ppm）与文献报道Myrrhain Aa数据的对比

注释：

a Δ（差值）表示标准品实测值与文献报道值的差异。

b 数据经重新解析以纳入³¹P-¹³C耦合效应。

c J值单位为Hz。

此外，化合物5中与³¹P的耦合作用此时已十分明显，在δ_C147.1（J=7.6 Hz）、δ_C138.9（J=9.6 Hz）和δ_C119.0（J=2.8 Hz）处呈现出双重峰。

然而，在¹H NMR谱图中，化合物5与Myrrhain A存在显著差异：化合物5在δ_H7.53 ppm处观察到双二重峰（J=8.8, 1.2 Hz），而非报道中Myrrhain A在δ_H7.56 ppm处的二重峰（J=8.6 Hz）（详见支持性信息）。

但将Myrrhain A与化合物6标准品的¹³C NMR谱图进行比对时，发现两者高度吻合，仅一处共振信号的化学位移差异为δ_C0.1 ppm（表1）。两者的¹H NMR数据比对也呈现类似情况，化学位移差异始终在δ_H0.2 ppm范围内（详见支持性信息）。

不过，在报道的Myrrhain A ¹H NMR谱图中，既未对三氯甲烷（CHCl₃）信号也未对四甲基硅烷（Me₄Si）信号进行峰识别，尽管检视发现四甲基硅烷信号略高于0 ppm，这也正是两者数据存在高度一致性差异的原因。

总体而言，实验测得的波谱数据与预测的NMR数据（另见支持性信息图S5）均与磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（6）呈现令人信服的匹配度。

图S5. myrrhain A与结构5、6的预测谱图对比

采用基于HOSE码的方法预测的¹³C NMR谱图。谱图中不同类型多重峰以特定颜色标示：CH₃－绿色，CH－蓝色，C（季碳）－紫色。

鉴于Myrrhain A（1）现已被证实为增塑剂（即化合物6），且很可能是从提取过程中使用的塑料制品中分离得到的污染物，研究人员进而推测，是否存在其他相关增塑剂被错误认定为天然产物的情况。

有趣的是，同样用作塑料添加剂的二(2,4-二叔丁基苯基)醚（7），曾被报道为海洋真菌Phaeosphaeria sp. XXH003产生的天然产物。其2,5-异构体（8）也被报道为天然产物，先后从植物Croton lauioides、软体动物Onchidium struma、真菌Trichoderma erinaceum以及木瓜海棠（Chaenomeles speciosa）果实中分离得到。不过，后续通过二维核磁共振（2D NMR）实验验证，该化合物已被修正为2,4-异构体（7）。

2,4-二叔丁基苯酚（2，图2）也曾被宣称是天然产物，据称从包括细菌、真菌、植物和动物在内的多达169个物种中分离得到。2,5-二叔丁基苯酚（9）同样被宣称是天然产物，但这可能与对应的醚类化合物（即8）一样，存在结构误判。

知名抗氧化剂二叔丁基羟基甲苯（10，图3）也被报道为天然产物。一种此前被推测为天然存在的芳基氟化物，后续也被修正为已知的增塑剂2a。

图3. 曾被报道为天然产物的相关增塑剂

综上所述，结合化学原理分析和计算机辅助结构解析方法，myrrhain A（1）被重新指认为增塑剂磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（6）。

值得关注的是，一篇关于相关2,4-二叔丁基苯基类天然产物的综述曾指出该类物质对多种生物具有毒性，并推测了这些所谓次生代谢物的生态学作用，但并未提及它们可能来源于污染物——尽管其在食品化学领域被广泛记录为污染物。

在实验室天然产物的提取过程中，类似污染同样可能发生。此前曾有报道指出，一个曾被重新指认的"天然产物"很可能是由实验器械中使用的粘合剂污染所致。在海洋天然产物研究中，也需考虑当前海洋中存在的大量塑料废弃物导致的环境污染可能性。

在此背景下，myrrhain A是一个极具警示意义的案例，它展示了污染物如何导致分离得到错误的"天然产物"，相关错误结果在文献中传播，并最终致使生物学研究得出误导性结论。