具有軸向手性碳喹啉二聚體的化合物Pegaharmols A B

從駱駝蓬的根分離得到2個非雙芳基軸β-咔啉-喹唑啉二聚體pegaharmols A(1)和B (2)，利用光譜方法對其結(jié)構(gòu)進行了表征。通過核磁共振和電子圓二色性實驗數(shù)據(jù)與量子力學計算數(shù)據(jù)的對比，建立了立體化學模型。發(fā)現(xiàn)C-8位的碳喹啉與vasicine在C-9位成鍵。

Pegaharmol A (1)為淺黃色的固體，高分辨質(zhì)譜顯示其分子式為C26H21N7O2，不飽和度為20。1H和13C NMR（表1）顯示7,8-雙取代的胭脂氨酸基序包括六個芳香族質(zhì)子[δH8.40 (H-3), 8.37 (H-6′), 8.09 (H-4), 8.06 (H-5), 7.64 (H-5′),和7.00 (H-6)]。顯示酚羥基[δH9.66 (7-OH)], NH信號[δH10.60 (9-NH)]和15個SP2雜化的C[δC135.4 (C-1), 138.6 (C-3), 115.4 (C-4), 131.0 (C-4a), 114.2(C-4b), 122.4 (C-5), 110.1 (C-6), 155.1 (C-7), 112.1 (C-8),139.4 (C-8a), 134.3 (C-9a), 164.6 (C-2′), 164.1 (C-4′), 105.1(C-5′), and 158.8 (C-6′)。出現(xiàn)了類似v a s i c i n e結(jié)構(gòu)，包含兩種亞甲基[δH3.28（H1″α），2.76（H-1″β），1.77（H-2″α）和2.10（H-2″β）]，兩種次甲基[δH4.64（H-3″）和6.84（H-9″）]，一個脂肪族羥基峰[δH5.63（3″ -OH）]，一個1,2-二取代苯[δH7.12（ H-5″，6″）和6.90（H-7″，8″）]] 以及七個芳族碳[δC162.4（C-3″ a），141.6（C-4″ a），124.6（C-7″），126.8（C-8″）,128.4（C-6″），123.2（C-5″）,121.6（C-8″ a）]和四個脂肪族碳[70.2（C-3″）,50.5（C-9″），45.1（C-1″）和29.2（ C-2”）]。如圖2所示，通過COSY，HSQC和HMBC實驗確認了兩部分的結(jié)構(gòu)。HMBC光譜檢查顯示H-9''（δH6.84）與C-7（δC155.1）/ C-8（δC112.1）/ C-8a（δC139.4）之間的關(guān)鍵相互作用，表明通過C-8 / C-9“單鍵實現(xiàn)胭脂氨酸和vasicine的結(jié)合，并確定了1的平面結(jié)構(gòu)。

表一

圖2

化合物1的結(jié)構(gòu)中有兩個手性碳（C-9”和C-3”）。在B3LYP / 6-31G（d）能級下，作為二面角C7-C8-C9''-N10''的函數(shù)的能量掃描顯示有兩個能量較小值（1-I和1-II）和一個能壘較高為40千卡 / mol。如此高的能量勢壘遠高于鍵可自由旋轉(zhuǎn)約20千卡/ mol閾值，這表明了化合物1有阻轉(zhuǎn)異構(gòu)。利用核磁共振（NMR）和電子圓二色譜（ECD）的量子力學計算來確定化合物1的絕對構(gòu)型。NOESY交叉峰（圖2）顯示了H-1''β（δH2.76）和H-3''（δH4.64），H-1''α（δH3.28）和H-9''（δH6.84），以及H-9''和7-OH（δH9.66）之間的**相關(guān)性，表明H-1''β和H-3''位于相同的面，而7-OH，H-1''α和H-9''位于異面。因此，明確了1的相對構(gòu)型。為了進一步確定1的相對構(gòu)型，在mPW1PW91 / 6-311 + G（d，p）// B3LYP / 6-31G（d）能級上進行了兩種可能的異構(gòu)體1a和1b（圖3）的GIAO（與量規(guī)無關(guān)的原子軌道）NMR計算。實驗和計算的13 C NMR數(shù)據(jù)之間的線性相關(guān)系數(shù)（R2）表明1b是較可能的相對構(gòu)型。為了進一步區(qū)分1a和1b，對實驗數(shù)據(jù)和計算的1H和13C NMR數(shù)據(jù)進行了DP4 +統(tǒng)計分析（圖S4）。結(jié)果，1b的DP4 +概率為100％，表明（P *）3″ S *，9″ S * -1b是化合物1較可能的相對構(gòu)型。

圖3

接下來，通過比較實驗ECD數(shù)據(jù)和在B3LYP / 6311G ++（2d，p）/下計算出的ECD光譜，確定1的絕對構(gòu)型為[（P）-3″ S，9″ S] -1。B3LYP / 6-31G（d）水平（圖4）。

圖4

Pegaharmol B (2)為淡黃色的固體，用高分辨質(zhì)譜觀察到m / z 464.1829 [M + H] +�；�合物2的1H和13C NMR數(shù)據(jù)（表1）與1相似，表明在2中存在一個7,8-取代的胭脂紅素基序和一個類似苦瓜堿的基團，進一步由2的HSQC，COSY和HMBC數(shù)據(jù)確定。通過對2的HMBC光譜進行詳細分析（圖S16），H-9''（δH6.87）和C-8（δC111.9）/ C-8a（δC140.5）之間的**相關(guān)性顯示了annomontine部分和vasicine部分通過C-8 / C-9''單鍵連接。因此，2具有與1相同的平面框架。借助NOESY光譜，H-1''α（δH3.22）和H-3''（δH4.65）/ H-9''（δH6.87）之間的交叉峰,H-9''和9-NH（δH10.52）表明9-NH，H-1''α，H-3''和H9''處于相同的方向。因此，將2的相對構(gòu)型指定為（P *）-3″ S *，9″ R * -2a。通過實驗數(shù)據(jù)和ECD計算出的數(shù)據(jù)進行比較，將其絕對構(gòu)型明確闡明為[（M）3″ R，9″ S] 。

路徑1

提出了有關(guān)pegaharmols A B（1-2）的假定生物合成途徑（路徑1）。據(jù)預(yù)測，關(guān)鍵中間體I（7羥基腺嘌呤）是通過Mannich / Pictet-Spengler型反應(yīng)與色胺和2-氨基嘧啶醛合成的，而且有可能轉(zhuǎn)化為自由基中間體I-1。先前已經(jīng)報道了中間體II（血管生成素）的形成，隨后很容易將其轉(zhuǎn)化為自由基中間體II-1。將前述的自由基中間體I-1和II-1偶聯(lián)以產(chǎn)生中間體III；然后，通過互變異構(gòu)生成了pegaharmols A-B。此外，發(fā)現(xiàn)當C-3″為S構(gòu)型即化合物1時產(chǎn)生P-螺旋性，而在2中發(fā)生相反的現(xiàn)象。也許偶聯(lián)反應(yīng)是選擇性的。

綜上所述，從Pegasum harmala的根中獲得了pegaharmols A和B，并對其結(jié)構(gòu)進行了徹底確定。它們代表了一類新的β-咔啉-喹唑啉二聚體，該二聚體通過β-咔啉的C-8和喹唑啉的C-4連接，具有特征性的軸向手性。提出了這些分子與自由基反應(yīng)有關(guān)的推測生物合成途徑。

小編：wyf 

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