第一章天然药物化学结构研究课件

第一章总论31323绪论提取分离的方法结构研究方法第一章总论31323绪论提取分离的方法结构研究方法1

从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构鉴定,方法有文献调研、化学法、波谱法等。1）纯化和干燥化合物的样品a)均一晶形、明确敏锐熔点b)三种展开系统均显示单一斑点c)HPLC、GC分析四、结构研究方法

22）通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断化合物结构类型3）测定分子式、计算不饱和度a)元素分析b)同位素丰度比率c)HR-MS不饱和度：Ω

=Ⅳ-Ⅰ/2+Ⅲ/2+1四、结构研究方法2）通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断化合物结构3

4）确定分子中含有的官能团、结构片段、基本骨架。UV、IR、NMR、MS等UV：共轭双键、α-β不饱和羰基、芳香化合物IR：特征官能团：羟基、羰基、双键、芳环等NMR：化学位移(δ)、积分面积、偶合常数(J)MS：EI-MS、ESI-MS、FD-MS、FAB-MS

四、结构研究方法

4

5）推断并确定分子的平面结构化学沟通6）推断并确定分子的主体结构构型与构象CD、NOE谱、X-Ray衍射、人工合成四、结构研究方法 四、结构研究方法5第一章天然药物化学结构研究课件6

其中最常用的有四大谱：分别是紫外光谱（Ultravioletspectroscopy缩写为UV）、红外光谱（Infraredspectroscopy缩写为IR）、核磁共振谱（Nuclearmagneticresonance缩写为NMR）和质谱（Massspectroscopy缩写为MS）。其中最常用的有四大谱：分别是紫外光谱（Ult7X光真空紫外区近紫外区紫蓝青绿黄橙红近红外区远红外区无线电波可见光区100nm200nm400nm800nm20mm500mm光波区域10-1010-810-610-410-2100102wavelength(cm)

g-rays

x-rays

UVVIS

IR

m-waveradioX真空紫外区近紫外区紫蓝青绿黄橙红近红外区远红外区无线电波可8分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中，n-π*、π-π*跃迁可因吸收紫外光及可见光所引起，吸收光谱将出现在光的紫外区和可见区（200~700nm）。200nm400700nm紫外区（UV）可见区（VIS）紫外光谱（UV）紫外—可见光谱（UV-VIS）——共轭体系特征分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中，n-π*、π-9应用：推断化合物的骨架类型——共轭系统，。取代基团的推断。如加入诊断试剂推断黄酮的取代模式（类型、数目、排列方式）用于含量测定（以最大吸收波长作为检测波长进行含量测定）。应用：10红外光谱（IR）分子中价键的伸缩及弯曲振动所引起的吸收而测得的吸收图谱，称为红外光谱。40003600300015001000625cm-1特征频率区指纹区特征官能团的鉴别化合物真伪的鉴别红外光谱（IR）分子中价键的伸缩及弯曲振动所引起的吸收4011红外光谱(IR)的八个重要区段3300~3000弱吸收烯氢、芳氢、强吸收O-H、N-H3000~2700饱和C-H2400~2100不饱和三键1900~1650C=O及其衍生物1680~1500C=C及芳香核骨架震动、C=N等1500~1300饱和C-H面内弯曲振动1000~650不饱和C-H面外弯曲振动红外光谱(IR)的八个重要区段12应用：1.含氧官能团的判断；2.含氮官能团的判断；3.有关芳香环的信息；4.确定炔烃、烯烃，特别是双键类型的判断。应用：13氢谱信息参数：化学位移（δ）、峰面积、峰裂分（s、d、t、q、m）及偶合常数（Ј）—化学位移(chemicalshift)：与质子的化学环境（诱导效应、共轭效应、各向异性效应等）。—偶合常数(couplingconstant)与裂分峰形。—积分曲线(integrationline)。帮助了解分子中质子的类型、连接方式以及数目ＧGHＧＨ核磁共振氢谱（1H-NMR）氢谱信息参数：化学位移（δ）、峰面积、峰裂分（s、d、t、141化学位移δ(Chemicalshift)(以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学位移定为0，测定各质子共振频率与它的相对距离，这个相对值称为化学位移），一般δ1-10ppm与1H核所处的化学环境（1H核周围的电子云密度）有关电子云密度大，处于高场，δ值小电子云密度小，处于低场，δ值大1化学位移δ(Chemicalshift)与1H核所处15~0.9-C-CH3

~1.8-C=C-CH3~2.1-COCH3

~3.0-NCH3

~3.7-OCH3

11109876543210-COOH-CHOAr-H-C=C-H常见结构的化学位移大致范围(δ(δppm)~0.9-C-CH3~1.8-C=C-CH3~2.1-CO162偶合常数J(Couplingconstant)

因偶合使信号发生分裂,表现出不同的裂分,如s(单峰),d(二重峰),t(三重峰),q(四重峰)等。磁不等同两个或两组1H核在一定距离内相互自旋偶合干扰，发生的分裂所表现出的不同裂分符合n+1规律(n=磁等同质子的数目)用偶合常数（J）表示峰裂分的数目峰裂分的距离不同系统偶合常数(JHz)大小s单峰d双峰t三重峰q四重峰m多重峰2偶合常数J(Couplingconstant)磁173积分曲线

也称积分面积，与分子中的总质子数相当。

化学位移积分值偶合裂分3积分曲线化学位移积分值偶合裂分18NOE效应

选择的照射一种质子使其饱和，则与该质子在立体空间位置上接近的另一个或数个质子信号强度增高的效应称为核Overhauser效应，简称NOE。NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间结构中是否距离相近，若存在NOE，则表示相近；NOE越大，则两者在空间的距离就越近。NOE是确定分子中某些基团的位置，立体构型和优势构象的重要手段之一。NOE效应19核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用核磁共振氢谱(1H—NMR)在综合光谱解析中主要提供化合物中所含⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构象)等)。

三方面的结构信息。核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用核磁共振氢谱(1H—NMR20核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物中1.碳核的类型、2.碳分布、3.核间关系三方面结构信息。

主要提供化合物的碳“骨架”信息。碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地否定所拟定的错误结构式。碳谱对立体异构体比较灵敏，能给出细微结构信息。

核磁共振碳谱（13C-NMR）核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物21不同13C核δC大小与13C核所处的化学环境（周围电子云密度）有关用于13C核类型的推断(δCppm)150~220(c=o)200150100500c=cAr50~80(c-o)饱和碳原子（0~60）主要结构13C核δC的大致范围不同13C核δC大小与13C核所处的化学环境用于13C22电子轰击质谱（EI-MS）：目前常用。但对于热敏成分及难于气化的成分（醇、糖苷、部分羧酸等）大分子物质（多糖、肽类）难以气化测不到分子离子峰亦无法测得分子量解决措施质谱（MASS）电子轰击质谱（EI-MS）：目前常用。但对于热敏成分及难于气23电离新方法（样品不必加热气化而直接电离）化合物乙酰化或三甲基硅烷化（TMS化）制成热稳定性好的挥发性衍生物进行测定(2)场解析质谱FD-MS(3)快原子轰击质谱FAB-MS(4)化学电离质谱CI-MS(5)电喷雾电离质谱ESI-MS(6)基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)(7)场致电离(FI-MS)(8)串联质谱（MS-MS）电离新方法化合物乙酰化或三甲基(2)场解析质谱FD-MS24质谱在综合光谱解析中的作用

质谱(MS)主要用于确定化合物的分子量、分子式。质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。对于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯的m/z91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的麦氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的存在。质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后，验证所推测的未知物结构的正确性。质谱在综合光谱解析中的作用质谱(MS)主要用于确定化合25第一章总论31323绪论提取分离的方法结构研究方法第一章总论31323绪论提取分离的方法结构研究方法26

从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构鉴定,方法有文献调研、化学法、波谱法等。1）纯化和干燥化合物的样品a)均一晶形、明确敏锐熔点b)三种展开系统均显示单一斑点c)HPLC、GC分析四、结构研究方法

272）通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断化合物结构类型3）测定分子式、计算不饱和度a)元素分析b)同位素丰度比率c)HR-MS不饱和度：Ω

=Ⅳ-Ⅰ/2+Ⅲ/2+1四、结构研究方法2）通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断化合物结构28

4）确定分子中含有的官能团、结构片段、基本骨架。UV、IR、NMR、MS等UV：共轭双键、α-β不饱和羰基、芳香化合物IR：特征官能团：羟基、羰基、双键、芳环等NMR：化学位移(δ)、积分面积、偶合常数(J)MS：EI-MS、ESI-MS、FD-MS、FAB-MS

四、结构研究方法

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5）推断并确定分子的平面结构化学沟通6）推断并确定分子的主体结构构型与构象CD、NOE谱、X-Ray衍射、人工合成四、结构研究方法 四、结构研究方法30第一章天然药物化学结构研究课件31

其中最常用的有四大谱：分别是紫外光谱（Ultravioletspectroscopy缩写为UV）、红外光谱（Infraredspectroscopy缩写为IR）、核磁共振谱（Nuclearmagneticresonance缩写为NMR）和质谱（Massspectroscopy缩写为MS）。其中最常用的有四大谱：分别是紫外光谱（Ult32X光真空紫外区近紫外区紫蓝青绿黄橙红近红外区远红外区无线电波可见光区100nm200nm400nm800nm20mm500mm光波区域10-1010-810-610-410-2100102wavelength(cm)

g-rays

x-rays

UVVIS

IR

m-waveradioX真空紫外区近紫外区紫蓝青绿黄橙红近红外区远红外区无线电波可33分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中，n-π*、π-π*跃迁可因吸收紫外光及可见光所引起，吸收光谱将出现在光的紫外区和可见区（200~700nm）。200nm400700nm紫外区（UV）可见区（VIS）紫外光谱（UV）紫外—可见光谱（UV-VIS）——共轭体系特征分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中，n-π*、π-34应用：推断化合物的骨架类型——共轭系统，。取代基团的推断。如加入诊断试剂推断黄酮的取代模式（类型、数目、排列方式）用于含量测定（以最大吸收波长作为检测波长进行含量测定）。应用：35红外光谱（IR）分子中价键的伸缩及弯曲振动所引起的吸收而测得的吸收图谱，称为红外光谱。40003600300015001000625cm-1特征频率区指纹区特征官能团的鉴别化合物真伪的鉴别红外光谱（IR）分子中价键的伸缩及弯曲振动所引起的吸收4036红外光谱(IR)的八个重要区段3300~3000弱吸收烯氢、芳氢、强吸收O-H、N-H3000~2700饱和C-H2400~2100不饱和三键1900~1650C=O及其衍生物1680~1500C=C及芳香核骨架震动、C=N等1500~1300饱和C-H面内弯曲振动1000~650不饱和C-H面外弯曲振动红外光谱(IR)的八个重要区段37应用：1.含氧官能团的判断；2.含氮官能团的判断；3.有关芳香环的信息；4.确定炔烃、烯烃，特别是双键类型的判断。应用：38氢谱信息参数：化学位移（δ）、峰面积、峰裂分（s、d、t、q、m）及偶合常数（Ј）—化学位移(chemicalshift)：与质子的化学环境（诱导效应、共轭效应、各向异性效应等）。—偶合常数(couplingconstant)与裂分峰形。—积分曲线(integrationline)。帮助了解分子中质子的类型、连接方式以及数目ＧGHＧＨ核磁共振氢谱（1H-NMR）氢谱信息参数：化学位移（δ）、峰面积、峰裂分（s、d、t、391化学位移δ(Chemicalshift)(以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学位移定为0，测定各质子共振频率与它的相对距离，这个相对值称为化学位移），一般δ1-10ppm与1H核所处的化学环境（1H核周围的电子云密度）有关电子云密度大，处于高场，δ值小电子云密度小，处于低场，δ值大1化学位移δ(Chemicalshift)与1H核所处40~0.9-C-CH3

~1.8-C=C-CH3~2.1-COCH3

~3.0-NCH3

~3.7-OCH3

11109876543210-COOH-CHOAr-H-C=C-H常见结构的化学位移大致范围(δ(δppm)~0.9-C-CH3~1.8-C=C-CH3~2.1-CO412偶合常数J(Couplingconstant)

因偶合使信号发生分裂,表现出不同的裂分,如s(单峰),d(二重峰),t(三重峰),q(四重峰)等。磁不等同两个或两组1H核在一定距离内相互自旋偶合干扰，发生的分裂所表现出的不同裂分符合n+1规律(n=磁等同质子的数目)用偶合常数（J）表示峰裂分的数目峰裂分的距离不同系统偶合常数(JHz)大小s单峰d双峰t三重峰q四重峰m多重峰2偶合常数J(Couplingconstant)磁423积分曲线

也称积分面积，与分子中的总质子数相当。

化学位移积分值偶合裂分3积分曲线化学位移积分值偶合裂分43NOE效应

选择的照射一种质子使其饱和，则与该质子在立体空间位置上接近的另一个或数个质子信号强度增高的效应称为核Overhauser效应，简称NOE。NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间结构中是否距离相近，若存在NOE，则表示相近；NOE越大，则两者在空间的距离就越近。NOE是确定分子中某些基团的位置，立体构型和优势构象的重要手段之一。NOE效应44核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用核磁共振氢谱(1H—NMR)在综合光谱解析中主要提供化合物中所含⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构象)等)。

三方面的结构信息。核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用核磁共振氢谱(1H—NMR45核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物中1.碳核的类型、2.碳分布、3.核间关系三方面结构信息。