杂萜类天然产物 Furaquinocin L 的结构解析

杂萜（meroterpenoids）是来源于萜类-聚酮混合途径的一类天然产物，广泛分布于动物、植物、细菌和真菌中。其中，研究人员从链霉菌中已分离出大量的杂萜类化合物。

Tistechok等^[1]报道，从链霉菌sp. Je 1-369中分离、纯化和结构阐明了一种萘醌骨架的杂萜类化合物Furaquinocin L(1)，扩大了Furaquinocin类天然产物的结构多样性。

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表1. 化合物1的NMR谱图数据

我们将表1的NMR数据输入到ACD/Structure Elucidator (ACD/SE)软件中，创建了分子连接图(MCD)，如图1所示。

图1. 分子连接图

碳原子的杂化状态通过不同的颜色标记:sp2—紫色，sp3—蓝色，非sp (sp2或sp3)—浅蓝色。标签“ob”和“fb”分别表示：必须为与杂原子相邻是的(ob)或禁止相邻的(fb)碳原子。HMBC的相关性用绿色箭头标记。

MCD包含两个具有模糊相关的碳原子(91.4和101.4)，以浅蓝色表示，以及两个没有任何相关性的碳原子(132.2和179.2)。这些因素可能会增加软件的解析时间。ACD/SE程序对MCD进行了检验，发现非标准相关系数(NSC)的最小值为2。因此，本次案例中我们执行模糊结构生成(FSG)选项，在结构生成过程中，程序会基于增量法和神经网络算法对生成的结构进行¹³C化学位移预测以及结构过滤。FSG选项由程序自动定义。

然后，我们采用基于HOSE算法对最终生成的结构进行¹³C化学位移预测，6个排名靠前的结构如图2所示，各结构按照平均偏差依次递增进行排序:

图2. 排名靠前的6个候选结构

我们通过ACD/SE软件，基于HOSE算法、神经网络算法和增量法进行¹³C化学位移预测。用这些方法测定的13C化学位移的平均偏差分别用d_A、d_N和d_I表示。红色箭头表示非标准的HMBC相关关系(NSC)，即长度超过三个化学键(ⁿJCH, n>3)的相关关系。

从图2可以看出，文章^[1]报道的Furaquinocin L结构与结构#2一致，而d_A(#2)与d_A(#1)的差异很小(0.094)。同时，神经网络法和增量法的计算偏差结果更倾向于结构#2。在这种情况下，我们可以通过考虑NSCs的长度来选择最可能的结构。

图3显示了结构#1和#2的重要片段，以便于分析这些结构。

图3. 分子1~3的结构片段

我们看到OH 12.89到N 301.9的相关长度在结构# 1中有6个化学键。同时，正如Buevich和Elyashberg报道^[2]，如此大的长度的HMBC相关性很难被实验观察到。因此，结构#1可以被排除，同时结构#4 - #6也包含了太长的HMBC关联。结构#2和#3中，OH 12.89到N301.9的相关长度是5个化学键，这在现实中可以允许存在。最后，我们计算结构#1- #3的DP4概率，最终确定了结构#2是最合理的(见图4)。

图4. 结构#1 - #3的DP4概率计算结果

有趣的是，作者^[1]在文章中考虑过结构#4，作为结构#2的替代方案，并通过ACD/Labs NMR Predictors的13C化学位移预测排除了它。但是没有考虑到ACD/SE生成的其他候选结构，因为，这对人类专家而言，不太可能全面地考察所有可能的结构。

因此，我们利用ACD/SE软件，可以在存在两个非标准相关(其中一个是五个化学键长度)的情况下，使用模糊结构生成(选项由程序自动设置)，确定了Furaquinocin L的正确结构。

参考文献：

[1] S.Tistechok, M. Stierhof , M. Myronovskyi, J. Zapp, O.Gromyko, A. Luzhetskyy. (2022). Furaquinocins K and L: Novel Naphthoquinone-Based Meroterpenoids from Streptomyces sp. Je 1-369. Antibiotics, 11, 1587, https://doi.org/10.3390/antibiotics11111587

[2] A.V. Buevich, M.E. Elyashberg. (2020). Enhancing Computer Assisted Structure Elucidation with DFT analysis of J-couplings. Magn. Reson. Chem., 58(6), 594-606, DOI: 10.1002/mrc.4996