天然产物化学第二章提取分离结构鉴定

1、,第二章,天然产物的提取分离和结构鉴定,一、天然产物化学成分的预试验 基本原理是根据各成分极性的不同，先系统地分成几个不同部分，然后利用显色反应或沉淀反应，或结合纸色谱、薄板色谱，定性判断各部分中可能含有的化合物类型。 根据相似相溶的原理，极性大的成分在极性溶剂中溶解度大，极性小的成分则易溶于非极性溶剂。选择适当的溶剂，极性由小到大，或由大到小，可顺次将极性比较相近的成分分开。常用溶剂的极性次序为（由小到大）： 石油醚环己烷苯氯仿（二氯甲烷）乙醚乙酸乙酯正丁醇丙醇、乙醇甲醇C-H（面内）； 1000650 C=C-H，Ar-H（面外），C-H的弯曲振动。,1）定性分析已知物标准品对照法和标准图

2、谱查对法 2）定量分析符合朗伯特-比尔定律 3）结构测定主要用于判断分子中官能团的存在及其所处状态,IR应用,质谱可用于确定分子量、求算分子式和提供其他结构信息。 常用的质谱是电子轰击质谱EI-MS、电喷雾质谱ESI-MS、快速原子轰击质谱FAB-MS，另外还有化学电离质谱CI-MS、场致电离FI-MS、场解析电离FD-MS等。,4. 质谱（MS）,质谱的裂解规律： 中性分子的电子数为偶数，失去一个电子后形成的离子的电子数必为奇数，带奇数电子的离子用“+”表示。 此外，电荷的位置要尽量标识清楚。 一般的，有机物失去电子从易到难的顺序为：杂原子上的孤对电子共轭电子电子电子。因此，电荷的位置多在杂

3、原子或不饱和键上。,（1）正电荷的表示法,1）简单裂解 只涉及到一个共价键的断裂，根据断裂键与官能团的相对位置，简单裂解又可分为-裂解、-裂解和-裂解等。 -裂解指具有正电荷的官能团的原子和-碳原子之间的断裂，如：,（2）常见的裂解方式,-裂解指-与-碳原子之间的裂解,RDA裂解为一些不饱和环状化合物的一类重要的裂解反应，其裂解过程是Diels-Alder成环反应的逆反应。,2）重排裂解,核磁共振是由于自旋核吸收一定能量从低能状态跃迁到高能状态引起的。核磁共振可提供核与核之间相对关系的信息，这些信息对化合物分子的结构测定很有意义。,5. 核磁共振（Nuclear Magnetic Resona

4、nce）,1HNMR,13C-MNR,2D-NMR,主要分类,1H-NMR测定中通过化学位移、谱线的积分面积以及裂分情况（重峰数及偶合常数J）可以提供分子中H的类型、数目及相邻原子或基团的信息，对天然产物的结构测定具有十分重要的意义。,（1） 1HNMR,化学位移值范围一般为0-12ppm sp3杂化碳上的氢，即饱和烷烃中的氢的0-2之间，且大致按照环丙烷CH3CH2CH的顺序依次增大。 sp2杂化碳上的氢指烯氢和苯环上的氢，烯氢的化学位移在4.5-7.0之间，芳氢及，-不饱和羰基系统中位氢信号在6.0-8.5之间，醛基氢在9.0-10.0。 sp杂化碳多指炔碳，有时也指叠烯碳，如丙二烯CH2

5、=C=CH2。炔氢及炔键上甲基的化学位移一般都在1.7-2.3之间。 活泼氢，判断某信号是否源于活泼氢时，最常用的方法就是在样品管中加入一滴重水再记录图谱看该峰是否消失。 R-OH（0.5-5），Ar-OH游离（4.0-8.0），Ar-OH分子内缔合（10.0-15.0）。,1）化学位移（ppm）,已知磁不等同的两个或两组1H核在一定距离内会因相互自旋偶合干扰而使信号发生分裂，表现出不同分裂，如s（单峰）C-C，d（二重峰）C CH , t（三重峰）C-CH2, q（四重峰）C-CH3 , m（多重峰）等。 遵循n+1 规则当某核同时与n个邻近的核偶合且偶合常数相等时，则该核的信号会裂分成n+

6、1个小峰。 可用来判断基团之间的位置， 对芳环而言，邻位偶合常数最大，一般为J=6.0-9.4Hz，间位偶合常数次之，一般为J=1.0-3.1Hz，对位偶合常数最小，一般为J=0-1.7Hz,2）偶合常数（J）,1H-NMR上积分面积与分子中的总质子数相当，当分子式已知时，就可以算出每个信号所相当的H数。,3) 积分面积（s）,测定样品所用溶剂及所需要的条件： 对样品有足够的溶解度。 与样品不发生化学反应。 溶剂的吸收峰对样品信号没有干扰。 常用氘代溶剂有CDCl3、CD3OD 、DMSO、CD3COCD3、氘代吡啶等。,1H-NMR,3H,339H,2H,1H,至少19个H,1H,Br s

7、2H,Br s 1H,化学位移,积分面积,(2) 13C-MNR,噪声去偶 碳谱,DEPT,也叫全氢去偶或宽带去偶。图谱 上碳的信号均是单峰。另外，因照 1H后产生的NOE效应，连有H的 13C信号强度将会增加，季碳信号 因不连有H，信号比较弱。,DEPT是无畸变极化转移增益的简称。 当=135时，CH3、CH向上出峰， CH2则向下出峰，由此即可将全去 偶碳谱中各个碳原子的类型确定下来。,常用碳谱分类,13C-NMR化学位移的幅度很宽，约为200个ppm。,1）碳原子杂化状态。 一般情况下，sp2杂化碳的共振信号出现在较低场，在大多数的化合物中为120-240；sp杂化碳次之，共振吸收在70

8、-110之间；sp3杂化碳共振信号出现在最高场，范围在-20-100之间（TMS-四甲基硅烷作标准）。 2）诱导效应。 诱导效应主要是指由于电负性取代基的吸电子作用，碳原子p轨道上的电子云向电负性基团方向移动，从而产生的去屏蔽效应，化学位移值向低场移动。 例如苯环上连有-OH，苯环碳为127.8，接电负性基团OH后，向低场位移了26.6，变成154.4。,碳原子的化学位移以及影响位移的因素,3）共轭效应 在共轭体系中，多重键由于具有非定域性质，从而使中心碳原子受到屏蔽的现象称为共轭效应。,伯碳-CH3,4个叔碳CH,羰基碳,无畸变极化转移增益实验,DEPT135,13C-NMR,1）HMQC（

9、异核多量子相干谱）。主要显示的是碳氢之间的一键相关C-H，也称作13C-1H COSY，为有机分子中C、H信号的准确归属提供科学的依据。 2）HMBC（异核多键相干谱）。主要显示的是碳氢之间二键至四键相关C-C-H。 3）1H-1H COSY是指同一个偶合体系中质子之间的偶合相关谱，它主要研究1H同核偶合体系。 4）NOE和 NOESY谱。 NOE效应可以提供两核的空间距离信息，对化合物的解析，尤其对立体化学问题的解决有重要意义。 NOE增益效应实验分为一维NOE差谱和二维NOESY谱两种。,(3) 2D-NMR,HMQC 异核多量子相干谱,2.12,5.72,6.46,6.78,6.79,3

10、.73,3.69,3.66,22.0,52.7,56.1,56.6,105.6,106.0,106.1,108.0,5-CH3,7-OCH3,3-OCH3,3-OCH3,H-4 C-4,H-6 C-6,H-4 C-4,H-6 C-6,C-H,1）做出质谱，确定该物质的分子量； 2）做出1H-NMR谱，确定该化合物的氢原子数； 3）做出13C-NMR谱，确定碳的总数；从而确定该物质的分子式； 4）做出DEPT谱，确认伯、仲、叔、季碳的骨架单元； 5）做出13C-1H相关谱（HMQC），确定与碳直接相连的质子； 6）做出1H-1H 化学位移相关谱（COSY），找出各氢之间的连接及偶合关系，确认可能的结构单位； 7）做出异核多键远程相关谱（HMBC），将可能的结构单元相连接； 8）做出空间效应谱（NOESY），确认原子间的空间位置； 9）对分子结构进行全面确认。,一般未知化合物的NMR解析步骤如下：,测定化合物在紫外及可见光区（200-700nm）的旋光，然后以比旋光度或摩尔比旋光度对波长作图，即得到的谱线即为旋光分散谱，简称旋光谱（ORD）。 光学活性分子中如果还有发色团时，则产生