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一个药物起始原料相关杂质解析过程
这是一个真实来源于药物起始原料的相关杂质解析案例。客户以此案例来挑战ACD/Labs Structure Elucidator Suite (以下简称ACD/SES)。在提供数据内容方面，客户仅提供NMR和MS相关谱图。NMR谱图包括H C HSQC COSY HMBC DEPT常规谱图。
由于客户并没有提供相关起始物料的任何信息，解决问题的思路：第一步，初步分析C谱图中一些特征性峰；第二步，C谱检索ACD数据库，期望能发现一些有用的线索；第三步，结合检索结果和NMR谱图特征推断结果式；第四步，考察推断的结构式与MS谱图吻合度。
图1.该有关物质的碳谱
第一步检查该物质的C谱发现，C谱并不是太复杂，仅有9个峰。在低场区域有两个峰，位置分别为154和165ppm，此位置通常为羰基碳。在80ppm左右有一个C谱峰，通常此位置为链接杂原子的sp3杂化C原子，在28ppm有一较大的C谱峰，该位置通常为脂肪族C原子结合积分值，可以初步判断该化合物中大概含有磁等价的片段。
第二步使用C谱图检索ACD/SES内部数据库（42万NMR实验数据库）和PubChem（第三方10000万预测数据库）。检索参数如下：
图2. 检索数据库参数
检索数据库时，排除C谱平均偏差2ppm以上结构（Reject structures with Match Factor more than）,允许检索到的结构C的个数与实验C的个数偏差±1（Allow lack of signal in ‘full’ structures; Allow excess of signals instructures）,此两个参数可以让软件考虑到样品谱图中是否含有杂峰和未采集出的谱峰的影响。允许软件考察C峰对应H谱峰的化学位移（Use HSQC information）,允许单个C谱峰的化学位移最大偏差为5ppm（Maximum and Minimum Possible Tolerance for All Atoms）。检索完成后一共检索到12个命中结构结果如下：
图3.C谱图检索数据库得到的12个命中结构，DE(13C)为结构式C谱与实验C谱的平均偏差
接下来需要依次查看每个结构的C谱与实验C谱的偏差情况。其中第8个和第12个结构需要仔细观察。
图4.第8个和第12个结构C谱图与实验C谱图对比情况
对比谱图时软件给出的是C的化学位移比较图，上图为检索命中结构的C谱图，下图为实验C谱图。谱图中不同颜色的C峰有不同的含义，其中紫色的为季碳，绿色为CH碳，蓝色为CH2碳，青色为CH3碳。第8个命中结构式中右侧高场区C的类型和化学位移基本相同，左侧高场区域实验结构中应含有两种羰基，而命中的结构中只有一个Boc羰基，此Boc羰基的化学位移与实验C谱高度吻合，因此可以初步判定其甲基哌嗪连Boc片段。再观察第12个命中结构，其低场区有两个C与实验C谱比较吻合，高场区也基本一致，且该结构中同样有哌嗪连Boc片段。检索出的这两个结构与我们之前人工分析C谱的结果基本吻合。因此可以考虑将此两个结构向实验的一套2D谱图信号进行归属。
在归属时发现两个结构都不能做完全的归属，化合物中应该是不含有BF3片段（C谱均为单峰）因此需要结合两个结构对结构进行一些修正，将修正的结构式与实验谱图信号作归属，归属结果如下：
图5.修正后的结构与实验谱图信号归属结果
由归属结果不难发现，所有的2D NMR信号基本吻合（图中结构式上不同颜色连接线表示不同类型2D NMR信号），HC的化学位移基本吻合（结构式上不同色块显示的是化学位移检查情况，所有原子基本均为绿色，表示化学位移基本都吻合）。接下来需要结合MS的结果来考察此结构的正确性。
该化合物的HRMS谱图如下：
图6.该化合物的HRMS谱图
图7.初步推断的结构式
检查发现初步推断的结构式存在很大的问题，与MS结构严重不符。且该化合物的MS谱图中存在多个大于244的峰，最大的峰449大致为244的两倍，因此需要首先考虑结构中是否有重复对称片段的情况。
再次检查C谱情况，考察所有C谱谱峰的积分值后发现，低场区两个C的积分值并不一致。其中积分值为0.45的为C谱峰初步推测结构中Boc羰基，积分值为0.29的C谱峰为哌嗪另一侧羰基。因此可以考虑进一步修正结构式，将Boc甲基哌嗪对称后相连接。
图8.C谱高场区积分
将再次修正后的结构式与NMR谱图信号进行信号归属，考察归属情况。
图9.再次修正后的结构式与NMR谱图信号归属结果
归属结果发现，无论化学位移还是所有2D谱图信号的相关连接均吻合。因此需要进一步复核MS的归属情况。使用ACD/MS Fragmenter软件对MS谱图进行自动归属后，归属结果如下：
图10.使用MSFragmenter对MS谱图进行归属后的结果
该化合物的分子离子峰为427，MS谱图上主要的碎片离子均能有效归属。因此最终确定再次修正后的结构为最终正确结构。由于化合物结构中含有两个Boc片段，导致MS谱图出现较多的100，56的中性丢失，这些均为Boc片段结构在MS谱图中特征碎裂峰。
最后再总结一下解析思路，通过分析化合物C谱和C谱数据库检索发现两个候选结构式，结合两个候选结构式经NMR谱图初步修正结构式，然后与MS谱图验证发现与MS谱不符，再次考察C谱积分和MS信息，考虑再次修正结构对称化结构，最终与MS谱进行归属验证，确认再次修正的结构为正确结构。
