天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)研究方法

天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)研究方法第1頁/共38頁

本章內(nèi)容第一節(jié)緒論第二節(jié)各類成分簡介第三節(jié)生物合成第四節(jié)提取分離方法第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究方法第2頁/共38頁一化合物純度的鑒定（IdentificationofPurity）

1.測熔點:看熔程

2.外觀結(jié)晶色澤與形狀:均一性

3.色譜法:TLC三種組成不同的溶劑系統(tǒng),單一斑點;HPLC單一峰

GC單一峰

4.核磁法：不主張。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法？第3頁/共38頁二、已知化合物鑒定（Knowncompounds)

1.有標(biāo)準(zhǔn)品(或?qū)φ掌?:

Co-TLC(共薄層，三種系統(tǒng))

測混合熔點(相同溶劑結(jié)晶);

測IR(考察是否重疊）

2.無標(biāo)準(zhǔn)品:

與文獻值對照(相同的溶劑條件下：mp,IR,UV,1H-NMR,13C-NMR等)。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第4頁/共38頁三、未知化合物－多種譜學(xué)結(jié)合的結(jié)構(gòu)解析

1.紫外光譜(UltravioletspectraUV)

①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息

用于判斷結(jié)構(gòu)中的共軛系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)骨架（如香豆素、黃酮）

UV譜一致，不一定是一個化合物。

②應(yīng)用：確定平面的結(jié)構(gòu)骨架，立體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、構(gòu)象。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第5頁/共38頁2.紅外光譜(InfraredspectraIR)

①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息

提供各種官能團的信息

八大區(qū)（復(fù)習(xí)）如：芳香環(huán):1600-1480cm-1，

OH:>3000cm-1,C=O:1700cm-1.IR相同者為同一化合物.

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第6頁/共38頁3.質(zhì)譜(MassspectraMS)①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息給出分子量(M+),給出基團或片段信息,HR-MS可計算分子式;MS圖一致(同一型號儀器,同一條件)一般為同一化合物。②類型

EI-MS:醇、糖苷不能給出分子離子峰;FD-MS、FAB-MS、ESI-MS：用于糖苷,肽,核酸類,可確定分子量。

HR-MS：給處精確的分子量和分子式。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第7頁/共38頁①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息化學(xué)位移:(用于判斷H的化學(xué)環(huán)境chemicalshift);

偶合常數(shù):J(Hz)用于判斷H與H的關(guān)系couplingconstant)

積分強度(積分面積):確定H的數(shù)目.4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.1質(zhì)子譜（1H-NMR）

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第8頁/共38頁J＝8.0Hz存在偶合第9頁/共38頁

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.1質(zhì)子譜（1H-NMR）②常見基團的化學(xué)位移值:Ar-H：6-8,-CHO：9.8-CH3

：1-1.5,C=C-CH3,－COCH3,－ArCH3：1.9-2.5-OCH3：3.5-4.0,-COOCH3與ArOCH3：3.7-4.0第10頁/共38頁

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法③影響化學(xué)位移因素化學(xué)位移值與電子云密度有關(guān)。電子云密度降低,去屏蔽作用增強,向低場位移,增大。

1）誘導(dǎo)效應(yīng)

2）共軛效應(yīng)

3）磁各向異性效應(yīng)

4）氫鍵締合

5）范德華效應(yīng)4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.1質(zhì)子譜（1H-NMR）第11頁/共38頁④.偶合常數(shù)(J)a.偶合裂分是有原子核引起的,通過化學(xué)鍵傳遞;b.相互偶合的H核其J值相同;c.一級圖譜峰的裂分遵循n+1規(guī)律;d.歸屬H核,判斷排列情況.偶合分類

偕偶(Jgem)又為同碳偶合

sp3J=10-15Hz;sp2C=CH2J=0-2Hz,N=CH2J=7.6-17Hz

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.1氫譜（1H-NMR）第12頁/共38頁鄰偶(Jvic)

飽和型:自由旋轉(zhuǎn)J=7Hz

構(gòu)象固定:0-18Hz,與兩面角有關(guān),J90=0Hz,J180>Jo

(7.5Hz);

烯型：Jcis=6-14Hz(10),Jtrans=11-18Hz(15)

芳環(huán):Jo=6-9Hz,.遠程偶合:

如烯丙偶合J4=0-3Hz，苯環(huán)的間位Jm=1-3Hz和對位偶合Jp=0-1Hz

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）偶合分類第13頁/共38頁

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.2碳譜（13C-NMR）①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息化學(xué)位移：碳處的化學(xué)環(huán)境峰高或峰面積:一般不與碳數(shù)成正比第14頁/共38頁

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.2碳譜（13C-NMR）②常見一些基團的化學(xué)位移值:

脂肪C:<50

連雜原子C:C-O,C-N,C-S:50-100C-OCH3:55;

糖端基C:95-105

芳香碳,烯碳:98-160

連氧芳碳:140-165C=O:168-220第15頁/共38頁C=O:168-220

醛CHO：190－205

酮：195－220

羧酸：170－185

酯及內(nèi)酯：165－180

酰胺及內(nèi)酰胺:165－180

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第16頁/共38頁a全氫去偶譜(COM)或噪音去偶譜(PND)或質(zhì)子寬帶去偶譜(BBD)

特點:圖譜簡化,所有信號均呈單峰.

b偏共振去偶譜(OFR)

特點:由于部分保留1H的偶合影響,可識別伯、仲、叔、季碳。

CH3,q，CH2,t，CH,d，C,s。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.2碳譜（13C-NMR）

常見的13C-NMR譜的類型及二維譜③第17頁/共38頁BBD第18頁/共38頁練習(xí)：

一化合物，分子式為C6H14，高度對稱，在噪音去偶譜（COM）上只有兩個信號，在偏共振去偶譜（OFR）上只有一個四重峰（q）及一個二重峰(d)，試寫出其結(jié)構(gòu)

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）第19頁/共38頁③.常見的13C-NMR譜的類型及二維譜

c.DEPT譜特點：不同類型13C信號呈單峰分別朝上或向下,可識別CH3，CH2，CH，C.脈沖寬度=135°CH3,CH,CH2

（常用）=90°CH,=45°CH3,CH2,CH,季碳不出現(xiàn)

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法4.核磁共振譜（NuclearmagneticresonanceNMR）

4.2碳譜（13C-NMR）第20頁/共38頁DEPT譜135o=135°CH3,CH,CH290oCH第21頁/共38頁③.常見的13C-NMR譜的類型及二維譜1H-1HCOSY(相互偶合的氫核給出交叉峰)NOESY(空間相近的氫核的關(guān)系)HMQC(13C-1HCOSY)13C,1H直接相關(guān)譜1JCHHMBC(遠程13C-1HCOSY)13C,1H遠程相關(guān)譜2JCH,3JCH

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第22頁/共38頁HMBC第23頁/共38頁練習(xí):

一天然產(chǎn)物A為淡黃色針狀結(jié)晶,紫外燈下(254nm)呈暗斑,FeCl3顯蘭色.1H-NMR(CDCl3,TMS):9.83(1H,s),7.43(1H,dd,J=8.5,1.5Hz),7.26(1H,d,J=1.5Hz),7.04(1H,d,J=8.5Hz),3.97(3H,s,OCH3)13C-NMR(CDCl3):190.9,151.6,147.1,129.9,127.6,114.3,108.7,56.1.HREI－MS示分子式為C8H8O3.

推測結(jié)構(gòu)。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法第24頁/共38頁

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法答案：第25頁/共38頁5.旋光譜和圓二色散光譜（ORDandCD）(OpticalRotatoryDispersionandCircularDichroism)

旋光譜(ORD)和圓二色譜(CD,需對紫外可見光有吸收)在解決手性中心附近有生色團(含通過化學(xué)轉(zhuǎn)換可變成生色團的化合物，如-OH、C=O)的化合物的絕對構(gòu)型或優(yōu)勢構(gòu)象的。當(dāng)平面偏振光通過手性中心時，左旋圓偏光和右旋圓偏光的折射率、傳播速度，當(dāng)再合成平面偏振光時，偏振面就發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，這就是產(chǎn)生旋光的光學(xué)原理。隨著波長變短，折射率差值增大，比旋度增大。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）第26頁/共38頁

在不同波長下測定物質(zhì)的比旋度，以比旋度為縱坐標(biāo)，波長為橫坐標(biāo)做圖，該圖稱為ORD譜。ORD譜的分類

(1).平坦譜線無峰無谷，有旋光性，但手性中心附近無生色團。

正平坦曲線:隨波長短移比旋度增大負平坦曲線:隨波長短移比旋度減小

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）第27頁/共38頁(2).單純Cotton曲線有峰有谷，手性中心附近有生色團。正Cotton曲線:長波短波，先峰后谷負Cotton曲線:長波短波，先谷后峰

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）(3).復(fù)合Cotton曲線有幾個峰和幾個谷。第28頁/共38頁結(jié)構(gòu)與ORD譜的關(guān)系結(jié)構(gòu)與ORD的關(guān)系已總結(jié)了許多規(guī)律，現(xiàn)只介紹應(yīng)用最廣泛也是最古老的一個規(guī)律八區(qū)律(octantrule)。(1).平面分割法用三個相互垂直的平面a、b、c分割成八個區(qū)域，以c平面為界，平面前稱“前區(qū)”，

平面后稱“后區(qū)”。每個區(qū)又可分為上下左右四個分區(qū)，各區(qū)旋光分擔(dān)如圖所示。

第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法（MethodsofStructureidentification）第29頁/共38頁第30頁/共38頁(2).投影法

環(huán)己酮各原子主要落在c平面“后區(qū)”，為判斷旋光分擔(dān)方便起見采用投影法。

a).C4的a和e，C2和C6的e鍵取代基均無貢獻。

b).C5的a和e，C2的a鍵取代基均為正貢獻。

c).C3的a和e，C6的a鍵取代基均為負貢獻。

d).旋光貢獻具有加和性。

e).距離羰基越遠，貢獻越小。

f).集團越大，貢獻越大。(+)(-)aa第31頁/共38頁ORD譜的應(yīng)用

(1).優(yōu)勢構(gòu)象的確定經(jīng)測定右旋異薄荷酮為負Cotton曲線，請根據(jù)ORD譜確定優(yōu)勢構(gòu)象。

（5）-（4）-（3）（6）-（1）-（2）

（5）-（4）-（3）（6）-（1）-（2）負Cotton曲線正Cotton曲線異丙基a為鍵，甲基e為鍵平面椅式八區(qū)律要求的椅式第32頁/共38頁(2).絕對構(gòu)型的確定某化合物為