结构解析案例：Orbicularisine

来源：微信公众号「凯美科」分类：未知物从头解析案例发布：2020-03-16

软体动物是最大的海洋生物门，约占所有命名海洋生物的23%。尽管如此，还是没有超过1000个化合物系统地进行过化学研究，也就是说仅有1000个左右的次级代谢产物进行过分离和表征。因此，很容易理解为什么天然产物研究者对海洋软体动物特别感兴趣。如果我们考虑到这些代谢物中的一些具有药用价值，研究软体动物次生代谢产物就显得更重要，事实上，Adcetris，也称为布鲁昔单抗Vedotin，是一种成功进入市场的海洋药物。

Goudou等人从生活在海草床上的热带双壳类圆尾贝中分离出的一种全新新的代谢物，Orbicularisine (1)

尽管这种软体动物作为细菌共生的生物学模型已经被广泛研究，但迄今为止还没有进行过化学研究。

化合物1的分子式由高分辨质谱得知为C₁₃H₁₀N₂O₅S，m/z 307.0391 [M+H]⁺, , 不饱和指数为10. 化合物1的结构式最终由MS,IR和NMR(¹H,¹³C,COSY,¹H-¹³C HMBC,¹H-¹⁵N HSQC)谱图确定。我们使用Orbicularisine (表 1)的核磁数据来挑战ACD/Structure Elucidator。

表1: 化合物1的谱图数据

经和已发表的文献NMR数据比对，作者认为结构中含有SO₂基团，这点也在IR的谱图中得到了验证(图1)，1130cm^-1处为典型的n_s(SO₂)强信号。（n_as (SO₂) 1300 cm^-1处的中等强度信号）

图1：化合物1的IR谱图

1785和1740cm^-1为两处羰基信号，同时表明羰基基团处于5元环中。基于这些认识，MCD图中做了细微修改，修改后的MCD图如图2所示。

图2：分子连接图（MCD）

所作的修改为人为添加的SO2和两处羰基。MCD图通过了软件自检，这意味在COSY和HMBC图中没有发现任何非典型连接方式。因此在生成结构时使用较为严格的参数，如图3所示。

图3：生成结构时的参数

结构生成结果如下：k=173→1, tg=0.3s。唯一生成的结构如图4所示。

图4：严格参数下生成的结构

我们发现这个生成的结构与结构1不一样，同时C谱的平均偏差也有点大。结构的上半部，绿色部分的预测C谱位移与实验C谱位移偏差较小，而下半部分，黄色部分C谱的偏差比较大。很多原因会导致这样的结果，最有可能的是软件在检查MCD图时没有发现2D NMR谱图中的非标准连接方式NSCs。

基于此点下一步在生成结构时引入模糊结构生成方式，图5显示的是其参数设定。通常情况下当严格参数设定没有生成结构时会考虑使用模糊生成结构方式，但设定参数时限制扩展键数为1.

图5：模糊生成结构参数

图5表明，我们假定在COSY和HMBC图中存在一处非标准连接方式。生成结果如下：k=39353→(内部筛选)→98→ (去除重复)→94, tg=44s.

对94个生成结构使用HOSE算法计算其C谱图，并更具其计算C谱与实验C谱偏差d_A(¹³C)由小到大进行排序。图6为排名前6的结构

图6: 模糊生成模式下排名前6的结构。红色箭头为2DNMR谱图中的非标准连接方式（单箭头为HMBC信号，双键头为COSY信号）

可以发现排名第一的结构与文章作者确定的Orbicularisine结构吻合。结构中发现一处4键HMBC信号H2/C8。同时我们也可以看到其实验谱图和预测谱图的化学位移偏差较小。

因此，使用模糊生成模式来确定未知的正确结构。下图显示了Orbicularisine的结构以及自动预测的¹³C学位移如下：

References:

F. Goudou, P. Petit, C. Moriou, O. Gros, A. Al-Mourabit. (2017). "Orbicularisine: A Spiro-Indolothiazine Isolated from Gills of the Tropical Bivalve Codakia orbicularis", J. Nat. Prod., 80: 1693−1696.