在深海栖息地中，科学家往往能够发现以前未知的细菌物种。在深海的极端环境下，生物在适应环境时会在基因上与其他物种存在隔离的情况。这些进化适应的物种往往会存在新的生物合成途径，从而产生了新的代谢产物。M. Jaspars团队一直在研究深海皮球菌MT 1.1T的样本，这是一种压电性放线菌。它于1998年从10,898米深的海底——马里亚纳海沟的沉积物中收集，并于2006年分离得到。研究者对该样品进行化学分离，得到一系列新的吩嗪类化合物，并对其结构进行了鉴定，其中一个化合物是Dermacozine O (1)。
Dermacozine O (1) 的样品是一种墨蓝色非晶粉末。经LC-HR-ESI-MSn分析，[m + H]+的m/z为398.1125，与C23H15O4N3分子式一致(m/z计算值为 398.1135, D =−2.5 ppm)，不饱和度为18。骨架原子与氢原子的比例是2，表明该化合物是高度缺氢的分子，因此，它的结构解析难度比较大。文献作者[1]用1D和2D NMR谱确定了Dermacozine O的结构。我们使用这些数据(见表1)对计算机辅助结构解析软件ACD/Structure Elucidator (ACD/SE)进行挑战。
表1. 文献报道的NMR数据
这些数据输入到ACD/SE软件后，创建了一个分子连接图(MCD)，如图1所示(经人工略作编辑)。
图1. 分子的连接图
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。
MCD概述
MCD中 只有一个碳原子C100.40的颜色是浅蓝色的，这意味着，在给定的化学原子组成中，这个原子可能以下面三个结构片段中的其中一个方式存在：
167.20 ppm处的碳原子很可能是羰基，因此我们可以人工定义C=O的连接。在150.6,163.10和163.6 ppm的碳原子可以指定为与杂原子(O或N)相连。以“ob”标签标注。
经ACD/SE软件对MCD图进行自检验，结果表明数据是一致的，没有矛盾的地方，因此，我们不需要修改MCD。我们选择“严格结构生成”的选项进行结构生成。ACD/SE软件在结构生成过程中，会采用增量法和神经网络算法进行13C化学位移预测，结合谱图过滤的方法对生成的结构进行筛选。结果如下：
k = 650,736→(光谱滤波)→187→(去除重复结构)→93
tg = 6 m 32 s。
然后，软件会对输出的结构进行基于HOSE算法的 13C化学位移预测，输出文件按实验化学位移与计算化学位移的平均偏差dA(13C)从小到大排序。图2显示了输出文件的六个排名最靠前的结构。
图2. 输出文件的六个排名靠前的结构
如图2所示，三种方法计算出的偏差最小的结构#1与作者[1]解析的结构一致。结构#1和#2得到的偏差差异显著，此外，#2-6的分子结构对于天然产物而言显得过于奇特，这些都表明了结构#1的合理性毋庸置疑。
已归属13C化学位移信息的dermacozine O的结构如下所示:
因此，在此案例中，我们仅对MCD进行了少量的人工编辑，ACD/SE软件仅在7分钟内即成功地阐明了一个高度缺氢分子的结构。
参考文献：
[1] B. Juhasz, D. Pech-Puch, J. N. Tabudravu, B. Cautain, F. Reyes , C. Jiménez, K. Kyeremeh, M.l. Jaspars. (2021). Dermacozine N, the First Natural Linear Pentacyclic Oxazinophenazine with UV–Vis Absorption Maxima in the Near Infrared Region, along with Dermacozines O and P Isolated from the Mariana Trench Sediment Strain Dermacoccus abyssi MT 1.1T. Mar. Drugs, 19, 325. https://doi.org/10.3390/md19060325
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