海洋天然产物Saccharobisindole的结构解析

放线菌是一类非常著名的需氧和厌氧革兰阳性菌丝状细菌。它们以产生多种生物活性的次生代谢物而闻名。实际上，目前超过70%的抗生素最初是从放线菌属中分离得到的，而放线菌属是放线菌中最大的属。罕见的放线菌也被认为是寻找生物活性化合物，包括抗生素的重要来源。在过去的五年中，有31%的新生物活性化合物是从罕见的放线菌菌株中分离得到的，尽管放线菌属仍然在这一领域占据主导地位，贡献了报道的生物活性化合物的65%。

Saccharobisindole(1)的样品呈淡黄色油状物，该化合物的分子式（C₂₆H₂₈N₂O₃）通过高分辨快速原子轰击质谱（HR-FAB-MS）推测得出，质谱显示出一个m/z为417.2181的[M+H]⁺离子峰（C₂₆H₂₉N₂O₃计算质量为417.2178），表明其不饱和度为14。该化合物的红外光谱表明其分子结构存在一个羟基（3431 cm^-1），一个羰基（1676 cm^-1）和一个双键（1638 cm^-1）。

我们把文章^[1]中列出的1D NMR、HSQC和HMBC数据（如表1所示）以及分子式输入到ACD/Structure Elucidator软件（以下简称ACD/SE）中。

表1. saccharobisindole (1)的NMR数据

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(ob)或禁止相邻的(fb)碳原子。HMBC的相关性用绿色箭头标记。

MCD中包含了8个淡蓝色的碳原子，其杂化状态不确定(sp2或sp3)。没有碳原子被标记为“ob”（必须与杂原子相连接）。与此同时，正如在表1中所看到的，氢谱中的所有峰信号都明确地对应不同的裂分类型。因此，我们在“编辑原子属性”对话窗口中，通过相应的数字填写了“相邻原子上的氢数目”信息。除此以外，我们没有对MCD进行手动编辑。

ACD/SE软件对MCD进行了一致性检查，表明2D NMR数据中没有矛盾的地方。因此，我们选择“strict structure generation”选项开始进行严格的结构生成，并进行¹³C化学位移预测和结构过滤。

图2. 排名结果

ACD/SE使用基于HOSE算法、神经网络算法和增量法进行了13C化学位移预测。这些方法确定的13C化学位移的平均偏差分别用dA、dN和dI表示。每个原子的颜色表示其实验值和计算值之间的差异。绿色表示差异在0到3 ppm之间，黄色表示3到15 ppm，红色表示大于15 ppm。

我们可以看到，排名第一的结构与作者解析的结构^[1]完全相同，并且其在化学位移预测的三种方法中计算得到的DP4概率均为100%。

在该案例中，我们想知道，如果ACD/SE软件忽略氢谱中的峰型信息会得到什么样的结果，于是我们创建了一个新的MCD，然后重复进行了结构生成。

图3. 忽略¹H NMR中的峰型信息得到的排名结果

从图3可以看出，生成的结构数量增加了一倍，而生成时间增加了三倍。除了排名第1的正确结构，其他结构包含的氢原子多重峰与表1中所示的信息存在矛盾。在预期的生成时间较长的情况下，这种效果将更加明显。

因此，使用ACD/Structure Elucidator软件能够快速而可靠地以完全自动的方式确定了saccharobisindole的平面结构。下面显示了得到的结构以及归属的¹³C化学位移信息：

参考文献：

1、Kim, S.; Le, T. C.; Han, S.-A.; Hillman, P. F.; Hong, A.; Hwang, S.; Du, Y. E.; Kim, H.; Oh, D.-C.; Cha, S.-S.; Lee, J.; Nam, S.-J.; Fenical, W. Saccharobisindole, Neoasterric Methyl Ester, and 7-Chloro-4(1H)-quinolone: Three New Compounds Isolated from the Marine Bacterium Saccharomonospora sp. Marine Drugs 2022, 20, (1), 3. https://doi.org/10.3390/md20010035