我国学者在有机分子结构表征方法研究方面取得进展

　　

图 基于结晶伴侣的有机分子结构表征新方法

　　在国家自然科学基金项目（批准号：82293680、82293681）等资助下，暨南大学化学与材料学院李丹/陆伟刚教授团队和药学院叶文才/王英教授团队合作，在有机分子结构表征方法研究方面取得进展。相关研究成果以“用于表征有机分子结构的结晶伴侣（Crystalline mate for structure elucidation of organic molecules）”为题，于2024年1月5日发表在《化学》（Chem）杂志，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.12.004。

　　单晶X射线衍射技术是目前公认的确定分子结构的方法。然而，利用该技术对分子结构进行表征的一个固有局限是——大小合适、衍射良好的单晶通常难以获得。尤其对于，低熔点油状物、微量丰度天然产物等大量非晶态化合物，由于其结晶困难，难以通过单晶X射线衍射技术表征其分子结构。

　　该团队应用一类具显著π-酸性的环三核银配合物Ag₃Pz₃作为结晶伴侣（crystalline mate），该结晶伴侣Ag₃Pz₃可与有机分子发生独特的π-酸···碱超分子作用，形成有序的超分子聚集体，从而获得包含有机物的单晶（图A），这种基于结晶伴侣共晶的方法不受目标分子大小的限制，可用于各种结构类型难结晶有机分子的精准结构表征。基于此，该团队成功解析了黄酮、蒽醌、苯丙素、萜类、甾体、生物碱等一系列不同骨架类型难结晶有机分子的三维结构。根据目标化合物的分子形状和电荷分布，结晶伴侣Ag₃Pz₃可与有机分子形成4种不同的结合模式：三明治型结合、单点结合、双点结合和多点结合（图B）。有趣的是，结晶伴侣Ag₃Pz₃还可直接用于中药和天然药物提取物中化学成分的一步分别结晶以及单晶结构表征。通常，中药和天然药物提取物须经繁琐的色谱分离过程，并通过各种波谱分析技术对所获得的单体化合物分别进行结构表征。而利用环三核结晶伴侣方法，可免去繁琐的色谱分离和波谱解析过程，从而实现复杂混合物中多种成分的一步结构表征。以药用植物水翁花为例，利用结晶伴侣Ag₃Pz₃可直接表征水翁花提取物中5个主要成分的化学结构。而且，其中一颗共晶Ag₃Pz₃?29?30的晶体结构中同时包含了2个不同结构的天然化合物，显示出Ag₃Pz₃作为结晶伴侣的高度适应性（图C）。

　　由于环三核结晶伴侣的分子结构、电荷分布等都可被合理调控，该结晶伴侣方法有望成为天然产物发现和有机分子结构表征的一种新策略，为基于天然产物的新药研发提供一种新的研究手段。