印尼的生物探索计划专注于该国地衣植物的化学多样性，这些自然资源尚待深入挖掘，以期发现具有显著生物活性的新化合物。在对Teloschistes flavicans 提取物进行细致的化学筛选后，该物种被确定为进一步研究的优先对象。Ferron等[1]在此领域的最新进展已在学术期刊Journal of Natural Products上发表，为地衣化学的研究增添了新的篇章。
研究人员在地衣样本的叶状体中取得了显著的发现，成功分离并鉴定了六种氯代酸二糖类化合物，其中尤为引人注目的是三种新化合物的发现：norflavicansone、flavicansone和isocaloploicin。这些新化合物的发现不仅丰富了地衣化学的研究，也为生物活性物质的研究提供了新的视角。
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化合物1作为无定形固体被成功分离，其精确分子式为C17H14Cl2O5。这一结果是基于高分辨电喷雾电离质谱（HR-ESI-MS）技术，通过[M−H]−信号在m/z 367.0145处的检测得出，与理论计算值C17H1335Cl2O5−, 367.0146高度吻合。
表1. 化合物1的光谱核磁共振（NMR）数据。弱的异核多量子相干（HMBC）峰用“w”表示。
在本研究中，表1所列出的数据被导入至Structure Elucidator软件进行分析。软件自动生成了一个分子连接图（MCD），其结果呈现在图1中。为了确保结构解析的准确性，我们特别设置了弱异核多维耦合（HMBC）相关性的化学键长度参数，将其限定在2至4个化学键的范围内，以捕捉那些可能在常规分析中被忽略的关键信息。
图1.化合物1的分子连接图
碳原子的杂化状态通过相应的颜色标记：sp²杂化用紫色表示，sp³杂化用蓝色表示。标准的HMBC相关性（2-3个化学键长度）用绿色箭头标记，长距离相关性（2-4个化学键长度）则用紫色箭头展示。"ob"和"fb"标签是由程序设置的，用于表示碳原子与杂原子相邻是必需的(ob)还是禁止的(fb)。为了与确定的分子式一致，图中左下角标出了一个氢原子、四个氧原子和两个氯原子。
在对分子连接图（MCD）进行一致性检查时，我们注意到2D核磁共振（NMR）数据中出现了一些矛盾之处，这暗示了存在非标准相关性（nonstandard correlations，NSC）。NSC通常指的是那些超出了常规3个化学键长度的相关性，这些相关性可能揭示了分子结构中的非典型特征。
图2.基于dA值进行排名的前四个结构
在对图2中根据dA值排名的结构进行深入分析后，我们发现仅有排名前两位的结构可以被视为合理的候选结构。这是因为排名第三和第四的结构不仅与实验数据的偏差较大，而且在化学逻辑上也存在不合理之处。
根据我们所掌握的化学知识，当甲基基团连接在两侧均含有氧原子的芳香环上时，其13C化学位移值通常位于7至12 ppm的范围内。因此，我们注意到图中标为黄色的原子所对应的10.90和18.6 ppm的化学位移值似乎并不合理，它们的位置应当互换。
基于这一观察，我们对这两个原子的化学位移归属进行了调整。这种调整不仅在化学上更为合理，而且也显著降低了结构与实验数据之间的偏差值。通过这一关键的修正，我们得到了一个更为精确且化学上合理的最终解决方案。
图3.化合物1的CASE分析输出文件中排名最高的两个候选结构。DP4A、DP4N和DP4I是程序计算的结构有效性概率。
为了进一步验证这一结论，并遵循文献[2]中的推荐做法，我们在B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平上对两个首选候选结构的几何构型进行了优化。随后，在更高的mPW1PW91/6-311+G(2d,p)理论水平上，我们对这些结构进行了13C化学位移的密度泛函理论（DFT）计算。
DFT计算得到的化学位移值与实验数据的统计参数——包括均方根偏差（RMSD）、最大偏差（max_dev）和相关系数（r）——均明显支持CASE首选结构。这些统计参数的优异表现进一步证实了CASE首选结构的准确性和可靠性。
通过这一系列的分析和计算，我们对CASE首选结构的正确性有了更高的信心，为最终的结构鉴定提供了坚实的理论基础。
因此，结合CASE和DFT的分析方法为我们提供了一种可靠的途径，成功地确定了norflavicansone这一结构上具有挑战性的化合物。这项综合性的分析不仅验证了我们最初的假设，而且通过精确的计算和统计参数的一致性，为我们提供了确凿的证据，证实了norflavicansone分子结构的正确性。
Ferron, S.; Ismed, F.; Elyashberg, M. E.; Buevich, A. V.; Arifa, N.; Boustie, J.; Uriac, P.; Le Pogam, P.; Le Dévéhat, F. (2024). CASE-DFT Structure Elucidation of Proton-Deficient Chlorodepsidones from the Indonesian Lichen Teloschistes flavicans and Structure Revision of Flavicansone. Nat. Prod. In print.https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.4c00277
Buevich, A. V.; Elyashberg, M. E. (2016). Synergistic combination of CASE algorithms and DFT chemical shift predictions: a powerful approach for structure elucidation, verification and revision. J. Nat. Prod., 79(12), 3105–3116. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.6b00799
