天然产物结构研究方法

天然药(产)物化学NaturalMedicinal(Products)Chemistry王开金wkjahla@163.com第四节结构研究方法一、纯度的测定二、结构研究的主要程序三、结构研究中采用的主要方法一、纯度的测定纯度检查法：均一的晶形敏锐的熔点、沸点、折光率、比旋度TLC、PC、GC、HPLC二、结构研究的主要程序三、结构研究中采用的主要方法1.确定分子式，计算不饱和度2.质谱（MS，massspectrum）3.红外光谱（IR，infraredspectra）4.紫外-可见吸收光谱（UV-vis)(ultraviolet-visiblespectra）5.核磁共振（NMR，nuclearmagneticresonance）6.其他：X单晶衍射法旋光光谱（ORD）园二色谱（CD）三、结构研究中采用的主要方法

——1.确定分子式，计算不饱和度分子式的确定元素定量分析结合分子量测定同位素丰度比法高分辨质谱（HR-MS，highresolutionmassspectrum）不饱和度的计算u=Ⅳ－Ⅰ/2＋Ⅲ/2＋1Ⅰ：一价原子数如H、XⅢ：三价原子数，如N、PⅣ：四价原子数，如C三、结构研究中采用的主要方法

——2.质谱（MS，massspectrum）确定分子量、分子式提供部分结构信息

——丢失碎片的大小如15、17——碎片的m/z及裂解方式质谱分析法（MS）是将分析样品离子化，使带正电的离子加速并在电磁场的作用下，按不同的质荷比(m/z)分开，形成相应的质谱图。根据质谱峰出现的位置，可进行定性分析，根据质谱峰的强度可进行定量分析。2.质谱（MS）质谱仪基本构造1.进样系统2.离子源3.质量分析器4.离子检测器5.记录器6.真空系统

三、结构研究中采用的主要方法

——2.质谱（MS，massspectrum）常用质谱离子化技术方法及特点:电子轰击质谱（EI-MS，electronimpactionization）场解析质谱（FD-MS，fielddesorptionionization）快速原子轰击质谱（FAB-MS，fastatombombardment）电喷雾质谱（ESI-MS，electrosprayionization）基质辅助激光解析质谱（MALDI-MS）

matrix-assistedlaserdesorptionionization

常用质谱技术及特点——电子轰击质谱（EI-MS）

样品需加热气化，离化，得到M+难气化、易热解的成份测不到M+

如糖、苷、氨基酸、肽、蛋白、核酸、抗生素电子轰击质谱图(EI-MS)常用质谱技术及特点--场解析质谱

（FD-MS）

试样稀液涂于钨丝上作阳极，对面加阴极，高压电场，使电离难气化、易热解的成份，可得到分子离子相关峰：[M＋H]+、[M＋Na]+、[M＋K]+

逐个脱去糖基的碎片峰：[M＋H-162]+、[M＋H-162-146]+苷元的碎片离子相对少场解析质谱（FD-MS）常用质谱及特点---快速原子轰击质谱

（FAB-MS）离子枪发射高能离子与另一中性粒子碰撞，交换电荷，

形成高速中性粒子，与样品碰撞，使其电离难气化、易热解的成份，可得到分子离子相关峰：[M＋H]+、[M＋Na]+、[M＋K]+

逐个脱去糖基的碎片峰：[M＋H-162]+、[M＋H-162-146]+

可得到苷元的碎片快速原子轰击质谱（FAB-MS）MW:492常用质谱技术及特点——电喷雾质谱（ESI-MS）

electrosprayionization

强静电场使试样电离，难气化、易热解、大分子、小分子，均可得到分子离子相关峰：[M＋H]+、[M＋Na]+、[M＋K]+

高分辨质谱常用质谱技术及特点---基质辅助激光解析质谱（MALDI-MS）

matrix-assistedlaserdesorptionionization

用于研究结构复杂，不易气化的大分子物质的分子量如多糖、蛋白、核酸等三、结构研究中采用的主要方法

——3.红外光谱（IR，infraredspectra）原理：化学键的振动在红外光区（4000～625cm-1）引起的吸收谱图作用：特征频率区（functionalgroupregion）

4000～1500cm-1————确定官能团类型指纹区（fingerprintregion）

1500～600cm-1————构象、构型、取代模式等红外光谱的八个峰区三、结构研究中采用的主要方法

——4.紫外-可见吸收光谱（UV-vis)

原理电子由基态跃迁至激发态（、n）在紫外可见光区（200～700nm）引起的吸收谱图作用对含有共轭双键、α,β-不饱和羰基、芳香化合物的结构鉴定有重要价值特定的吸收谱特征——骨架类型的判断如：黄酮、香豆素、蒽醌加诊断试剂前后谱图的规律性变化——取代图式的推断如：黄酮、香豆素三、结构研究中采用的主要方法

——5.核磁共振（NMR）

（nuclearmagneticresonance）原理：

1H、13C等具有磁矩的原子在外加磁场中受电磁波照射，吸收一定能量电磁波，产生能级变化，引起核磁共振氢核磁共振（1H-NMR）碳核磁共振谱（13C-NMR）二维核磁共振谱（2D-NMR）3.氢核磁共振（1H-NMR）3.1核磁共振谱图乙醚的1H-NMR谱图—CH3—CH2—积分曲线氢核磁共振（1H-NMR）

应用：提供H的类型、数目、相邻原子团的信息

四个参数：化学位移（）：1～10～20ppm——H的类型屏蔽效应积分值/积分面积———同一环境下H的个数自旋偶合裂分的峰数———邻位与其不等同的H的个数符合n+1律s,d,t,q偶合常数（J）———H核间的距离相隔键数：越少，J大，通常为3JH-H

二面角：越接近90°，J越小越接近0°、180°，J越大各类氢质子的化学位移值范围

131211109876543210RCH2-O=C-CH2-C=C-CH2-CCCH2-CH2--CH2-X-CH2-O--CH2-NO2C=C-HAr-HRCHORCOOH3.氢核磁共振（1H-NMR）3.2核磁共振谱图乙醚的1H-NMR谱图—CH3—CH2—积分曲线氢核磁共振（1H-NMR）氢的偶合与偶合常数(JH-H)：4Jac=1.6～2.0Hz4Jbc=0～1.5Hz烯丙偶合芳环上的偶合3Jab=6～10Hz4Jac=1～3Hz5Jad=0～1Hz例：C6H5CH2CH2OCOCH3的1H-NMR谱图(苯氢)(与氧原子相连的亚甲基氢)(与羰基相连的甲基氢)38

碳谱（13C-NMR）碳谱为结构解析提供的信息化学位移:1～250；分辨率高，谱线简单，可观察到季碳；可给出化合物骨架信息。缺点：测定需要样品量多，测定时间长，13C信号灵敏度是1H信号的1/6000。而吸收强度一般不代表碳原子个数，与种类有关。39常见一些基团值:

脂肪C:<50

连杂原子C:C-O,C-N40-100C-OCH3:50-60

糖上连氧C：60-90

糖端基C:90-110

炔C：60-90

芳香碳,烯碳:120-140

连氧芳碳,烯碳:140-170;其邻位芳碳,烯碳：90-120C=O:160-220碳谱（13C-NMR）：化学位移值40C=O:160-220

酮：195－220