基于计算机辅助结构解析与DFT计算对天然产物zerumol A的结构修正：从氧杂环丁烷到二氢吡喃单元的专业重构

　　本研究发现近期报道的天然产物zerumol A的原提案结构（含氧杂环丁烷模块）存在误判，通过计算机辅助结构解析（CASE）系统结合密度泛函理论（DFT）计算，将其修正为含5,6-二氢-2H-吡喃单元的结构。该研究突显了计算化学在天然产物结构修正中的关键作用，为复杂分子精准解析提供了可靠方法学范式。

　　

亮点

通过计算机辅助结构解析（CASE）与DFT DU8ML计算相结合，对zerumol A的结构进行了系统性修正，将原含氧杂环丁烷环的提案结构修正为含5,6-二氢-2H-吡喃环的新结构。该修正不仅解决了原结构中存在的长程⁵J_CH HMBC相关矛盾，也通过DFT计算与DP4概率分析（100%匹配）进一步验证了新结构的合理性。

引言

从天然产物中分离并解析结构是全球范围内广泛进行的研究活动，其主要驱动力之一是寻找新颖且具有生物活性的分子。尽管现代波谱技术如核磁共振（NMR）与高分辨质谱（HRMS）已被广泛应用，结构解析仍是一个复杂的逆向问题，约有10%的已发表结构存在错误。计算机辅助结构解析（CASE）系统通过生成所有符合谱图约束的候选结构，并结合DFT计算进行验证，已成为纠错与结构修订的有效工具。

最近，Zhang等人报道了从Alpinia zerumbet果实中分离得到的新天然产物zerumol A（结构1），并提出其含有氧杂环丁烷环。然而，该模块在天然产物中极为罕见，且其¹³C NMR化学位移预测与实验值存在较大偏差（rmsd = 2.92 ppm），提示原提案结构可能存在错误。

结构分析与修正

通过ACD/Structure Elucidator系统，识别出结构中三个与实验值高度吻合的片段（绿色标记），并基于这些片段生成14个可能结构。其中，结构2（含二氢吡喃环）在¹³C NMR预测中表现出最低偏差，并且其HMBC相关均为合理的³J_CH距离，与谱图峰强度一致。此外，其与已知天然产物5的¹H NMR高度相似，进一步支持了新结构的可靠性。

DFT DU8ML计算显示，结构2的¹³C NMR化学位移rmsd为1.38 ppm，显著优于原结构（4）和另一候选结构（3）。DP4分析表明结构2的正确概率为100%。ROESY谱中H-1与H-9/H-13的相关性也通过Boltzmann加权平均距离计算（3.46–3.69 ?）得到合理解释。

绝对构型确定

通过时间依赖密度泛函理论（TD-DFT）模拟修订后结构2的电子圆二色谱（ECD），计算在TD-B3LYP/6-311+G(d,p)水平下进行，采用极化连续模型（PCM）模拟甲醇溶剂效应。最终ECD谱由七个低能构象的Boltzmann权重平均得出，与实验谱高度吻合，确认其绝对构型为syn-(R,R)-异构体（结构6）。

结论

Zerumol A的结构被修订为含5,6-二氢-2H-吡喃环的syn-(R,R)-构型（结构6），该修订主要通过ACD/Structure Elucidator与DFT DU8ML的协同应用实现，彰显了计算化学在天然产物结构解析中的强大能力。