环氧黄体酮结构的光谱学分析

环氧黄体酮结构的光谱学分析

0有机化合物分子的结构式和构象黄酮环氧化是一种16c和17c，通常被称为黄酮沃氏氧化物和黄酮环氧化。化学名称为16c、17cc-生态环羟基-4-烯-3、20-二羟基（16，17，e-proem，e-3，20-deone）。它是由甘薯素、环氧化、反应、环氧化和氧化组成的。它也是由环磷酰氯、环磷酰胺、环磷酰胺、环磷酰胺和其他环磷酰氯磺酸盐合成的重要单体。在合成过程中，有结构转变、异构化和异构化的现象。环磷酶的结构设计非常重要。图1显示了结构复杂的结构。有机化合物分子的构型和构象直接决定着该分子的生物活性,有特殊生物活性的分子必然具有独特的空间结构,人们常常利用核磁二维图谱来确定有机化合物分子的构型和构象,但有不确定性和模糊性,且仪器检测时间长,图谱解析要求有较高的专业知识,可用X射线单晶衍射技术来确定有机化合物分子的构型和构象。晶体能对波长与晶格间距相近的射线相互作用,产生相干现象,X射线照射到晶体上,就会产生衍射效应,其衍射方向和强度即为衍射花样,取决于晶体内部结构及其周期性,每个晶格点均对入射X射线起弹性散射,发射波长不变的圆形波,产生相干即衍射现象。通过改变衍射线波长及最大衍射角来获得较高的分辨率,在不同分辨率情况下得到电子密度等高线图,以此来确定原子的种类,结合核磁、红外、质谱和元素分析可准确地确定出有机化合物分子的构型和构象。本文首次利用X射线单晶衍射技术分析甾体激素药物中间体环氧黄体酮的构型和构象,确定环氧黄体酮的晶体结构,对明确环氧黄体酮的理化性质有着至关重要的作用,可为环氧黄体酮的合成和下游产品的合成提供一些理论依据。1材料和方法1.1材料、试剂和机器1.1.1选择07-1333的抗静电分子c1h28o3环氧黄体酮购置于城固县振华生物科技有限责任公司,CASNO:1097-51-4,分子式C21H28O3,分子量328.45,熔点199.5~201.2℃,含量≥98.5%,干燥失重≤0.5%,白色或类白色结晶性粉末,无臭,微溶于乙醇、甲醇、甲苯。1.1.2试剂与仪器乙酸乙酯(AR,成都市科龙化工试剂厂),石油醚(AR,天津市富宇精细化工有限公司),丙酮(AR,西安市新城区医药化工厂),浓硫酸(化学纯,西安化学试剂厂),氯仿(AR,天津化学试剂六厂),氘代氯仿试剂(色谱纯,进口分装),水为蒸馏水。1.1.3紫外-可见分光光度计BrukerAM-300超导核磁共振仪(瑞士Bruker公司);Nicolet170SXFT-IR红外光谱仪(日本岛津公司);UV-6300PC型紫外-可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司);高分辨质谱仪(EIMS和FABMS用VG.ZAM-HS);BrukerSmart-1000CCD型单晶衍射仪(瑞士Bruker公司);2400型元素分析仪(美国Perkin-Elmer公司);X-6显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司)。1.2实验方法1.2.1棱柱状“五水”结晶取环氧黄体酮粉末少许用乙酸乙酯-石油醚按体积比2∶8混合溶剂进行溶解,静置挥发得到四棱柱状无色晶体。将环氧黄体酮晶体用少许氯仿溶解,薄层色谱法检测其Rf值。1.2.2红外光谱检测碳谱13C-NMR用超导核磁共振仪,TMS作为内标,氘代氯仿为溶剂进行检测;红外光谱仪测定用KBr压片法;用乙醇为溶剂溶解环氧黄体酮检测紫外光谱;通过质谱和元素分析等来确定分子离子峰和元素组成比例,进行综合解析,表征环氧黄体酮的结构,采用熔点测定仪测定熔点。1.2.3结构解析和最小二乘法修正选用一粒0.35mm×0.27mm×0.16mm的环氧黄体酮晶体,在单晶衍射仪中进行测定。石墨单色化的Mo/Kα射线波长λ=0.071073nm为入射辐射,在1.88°~25.09°扫描范围内用φ-ω扫描方式,在296(2)K下收集了3160个独立衍射点,2916个I>2δ(I)的可观察点用于结构解析和最小二乘法修正,参与精确修正的参数为221个,由可观察点计算最终偏差因子R=0.0333,ωR=0.0824。数据处理用SHELXTL软件包,强度数据经LP校正和经验吸收校正。用直接法确定非氢原子的坐标,并对非氢原子及各向异性热参数进行全矩阵最小二乘法修正,其中氢原子的坐标由几何学理论计算确定。2结果与讨论2.1硫酸乙醇溶液和石油醚水溶液的相互作用用不同体积比的乙酸乙酯和石油醚混合溶液作为展开剂,进行展开剂的选择,质量分数10%的硫酸乙醇溶液为显色剂,在105℃下烘烤呈现紫红色斑点,薄层分析结果如表1所示,用乙酸乙酯和石油醚按体积比8∶2的溶液作展开剂效果较佳,其Rf值为0.46。2.2环已烷氧基的基碳结构环氧黄体酮的熔点为199.5~201.2℃;紫外光谱(乙醇为溶剂,λmax):241.2nm处有最大吸收峰;质谱分析(70eV)m/z:328.23;理论计算值C21H28O3(%):C76.79,H8.59,元素分析测量值(%):C76.68,H8.53。红外光谱采用Nicolet170SXFT-IR红外光谱仪测定用KBr压片,环氧黄体酮的IR谱如图2所示,IRν(KBr/max)cm-1:3024,2976,2948,2928,2891,2853,1699,1667,1613,1454,1445,1436,1421,1379,1364,1331,1301,1272,1267,1248,1236,1229,1212,1191,1186,1077,977,946,923,897,865,864,696,620,614,表明分子是甾族碳骨架结构,存在羰基、碳碳双键和环氧环。环氧黄体酮的13C-NMR图谱如图3所示,δ(ppm):35.7(C—1),33.9(C—2),199.2(C—3),124.1(C—4),170.4(C—5),32.67(C—6),31.61(C—7),33.4(C—8),53.9(C—9),38.7(C—10),20.5(C—11),31.2(C—12),41.6(C—13),44.9(C—14),27.4(C—15),60.4(C—16),70.7(C—17),15.21(C—18),17.3(C—19),204.6(C—20),25.9(C—21)。经13C-NMR谱,结合IR谱、UV谱、MS谱以及元素分析确定为环氧黄体酮,分子式为C21H28O3,这些数据和文献报道的环氧黄体酮波谱数据一致。2.3结构和晶体结构环氧黄体酮具有甾族环的基本特征其分子结构式如图1所示,它由五个环、两个羰基、三个甲基组成,在环氧黄体酮的五个环中一个环是环氧环,A环、B环、C环是六碳环,D环是五碳环,其中A环呈船式构象,C1和C4是船头两个碳;B环呈椅式构象,C6、C7、C9和C10四个碳原子在一个平面内,C5和C8分别在这个平面的两侧,C环呈椅式构象,C8、C11、C12和C14四个碳原子在一个平面内,C9和C13分别在这个平面的两侧,D环呈信封式构象,C15、C16、C17和C13四个碳原子在一个平面内,C14是信封式构象的封口。环氧黄体酮为手性化合物,其晶系为正交P212121,为非中心对称空间群(222)。分子结构中有六个手性碳原子分别为C8、C9、C10、C13、C14和C16,六个手性碳原子的相对构型从其晶体结构中很容易确定出来,C8和C16上的氢原子处于β位,C9和C14上的氢原子处于α位,C10和C13上的甲基处于β位。用X射线单晶衍射技术确定环氧黄体酮的构型和构象,和利用核磁共振技术二维图谱来分析环氧黄体酮的构型和构象,两者的结果是相同的,可以相互印证,其绝对构型还有待进一步研究。环氧黄体酮晶体结构如图4所示,环氧黄体酮晶体空间堆积结构如图5所示。环氧黄体酮的晶体数据及修正参数列于表2,键长和键角参数列于表3,其原子坐标和等效温度因子等相关环氧黄体酮的晶体数据以CIF-file的形式存放于TheCambridgecrystallographicDataCenter(No.CCDC769549)。环氧黄体酮晶体结构中的存在着两种氢键,晶体中一个分子通过两种氢键和另外四个分子链接形成空间网状结构,分子间依靠分子间氢键结合在一起,一个分子C3上羰基和另一个分子的C21甲基上的氢原子间形成氢键,其键参数为:键长为O1…C21(-x,-0.5+y,1.5-z):3.664ue425;H…O2:2.718ue425和键角为O1-H…C21:168.14°;这个分子C20上的羰基氧O3和第二个分子的C15上氢形成氢键,其键参数为:键长为O3…C15:3.453ue425;H…O2:2.649ue425和键角为O3-H…C15:140.58°;同时这个分子C15上氢原子和第三个分子的C20上羰基氧形成氢键,C21上氢原子和第四个分子C3上的羰基氧形成氢键,就这样不断延伸形成了如图6所示的立体网状结构。3结构的晶胞参数利用现代光谱技术如NMR谱、IR谱、UV谱、MS谱以及元素分析等对环氧黄体酮的结构进行综合解析,同时利用X射线单晶衍射技术对环氧黄体酮的晶体结构进行解析,准确地确定了环氧黄体酮分子的构型和构象,能够相互印证。环氧黄体酮晶体属于orthorhombic晶系,P212121空间群,晶胞参数a=0.741345(14)nm,b=1.3845(3)nm,c=1.7276(3)nm,α=β=γ=90.00°,V=1.7732(6)nm3,Dc=1.230mg/m3,Z=4,F(000)=712。环氧黄体酮分子结构中存在着五个环