1、第五节第五节 结构研究法结构研究法一、化学结构研究的目的与意义一、化学结构研究的目的与意义二、结构研究的程序与方法二、结构研究的程序与方法三、中药有效成分的波谱测定三、中药有效成分的波谱测定v意义：意义：为探讨有效成分的生物活性、构效关系、为探讨有效成分的生物活性、构效关系、体内代谢以及进行结构改造、人工合成等研究提体内代谢以及进行结构改造、人工合成等研究提供必要的依据。供必要的依据。v前提：前提：必须是单体化学成分，这是鉴定化学结构必须是单体化学成分，这是鉴定化学结构的前提。的前提。单体化合物的生物活性、人工合成或结单体化合物的生物活性、人工合成或结构修饰等工作，均是建立在单体化合物结构明了
2、构修饰等工作，均是建立在单体化合物结构明了的前提下。的前提下。一、化学结构研究的目的与意义一、化学结构研究的目的与意义 (一一)查阅文献查阅文献 (二二)化合物纯度的测定化合物纯度的测定 1.1.外观：晶型与色泽外观：晶型与色泽 2.Mp(2.Mp(熔点熔点)3.TLC3.TLC（薄层层析）（薄层层析）(三三)物理常数测定物理常数测定 包括熔点、沸点、比旋度、折光率和比重等的测定。包括熔点、沸点、比旋度、折光率和比重等的测定。(四四)分子式的确定分子式的确定 1.1.元素分析法元素分析法 2.2.质谱法质谱法 HR-MS HR-MS 3.3.同位素丰度法同位素丰度法 (五五)不饱度的计算不饱度
3、的计算 了解可能含有的双键数或环数了解可能含有的双键数或环数 (六六)分子结构骨架的测定分子结构骨架的测定 主要依靠各类中药化学成分的呈色反应主要依靠各类中药化学成分的呈色反应 (七七)功能团的判断功能团的判断 1.1.化学法化学法 2.2.光谱法光谱法二、结构研究的程序与方法二、结构研究的程序与方法（一）红外光谱（一）红外光谱（IRIR）l分子价键因红外光照射产生伸缩振动和弯分子价键因红外光照射产生伸缩振动和弯曲振动而产生红外吸收曲振动而产生红外吸收l特征频率区：特征频率区：2.516m（特征官能团）（特征官能团）l指纹区：指纹区：1500600 cm-1l官能团判断（羟基、氨基、羰基、芳环
4、）官能团判断（羟基、氨基、羰基、芳环）三、中药有效成分的波谱测定三、中药有效成分的波谱测定各基团的红外光谱各基团的红外光谱l33003000 弱吸收：烯氢、芳氢、弱吸收：烯氢、芳氢、C=N 强吸收：强吸收：O-H、N-Hl30002700 饱和饱和C-Hl24002100 不饱和三键不饱和三键l19001650 C=O及其衍生物及其衍生物l16801500 C=C及芳香核骨架震动、及芳香核骨架震动、C=N等等l15001300 饱和饱和C-H面内弯曲振动面内弯曲振动l1000650 不饱和不饱和C-H面外弯曲振动面外弯曲振动（二）紫外可见吸收光谱（二）紫外可见吸收光谱（UVUV）l电子跃迁（激
5、态到激发态）而产生的电子能级谱电子跃迁（激态到激发态）而产生的电子能级谱l解决不饱和共轭体系化合物的问题解决不饱和共轭体系化合物的问题l光谱范围：波长光谱范围：波长4800nm，近紫外，近紫外（200nm400nm）远紫外远紫外（4200nm），），可见可见（400nm800nm）l应用应用:共轭双健、共轭双健、,不饱和羰基化合物、芳香族化不饱和羰基化合物、芳香族化合物。合物。（三）质谱法（三）质谱法确定分子式、分子量、碎片离子确定分子式、分子量、碎片离子峰峰lEI-MS FD-MS FAB-MS目前主要利用高分辨质谱（目前主要利用高分辨质谱（HI-MSHI-MS），特点是被测），特点是被测物
6、质的质量数可精确到小数点后第物质的质量数可精确到小数点后第 3 3位。一般实测位。一般实测值与计算机给出的理论值相比较，取数值接近者。值与计算机给出的理论值相比较，取数值接近者。ORDAORROOROOCROCOCHA+./120B+./102（四）核磁共振波谱（四）核磁共振波谱（NMRNMR）l核磁共振：具有磁矩的核磁共振：具有磁矩的(1H、13 C)原子原子核在磁场中吸收一定频率的无线电波而核在磁场中吸收一定频率的无线电波而发生核自旋能级跃迁的现象。发生核自旋能级跃迁的现象。l核磁共振氢谱核磁共振氢谱(1H-NMR)l核磁共振碳谱核磁共振碳谱(13 C-NMR)l二维核磁共振二维核磁共振(
7、2D-NMR)1.1.核磁共振氢谱核磁共振氢谱(1 1H-NMR)H-NMR)l化学位移化学位移（chemical shift)l偶合常数偶合常数J(coupling constant)l积分曲线（积分面积）积分曲线（积分面积）提供分子中提供分子中1 1H H的类型、数目及相近原子或原子的类型、数目及相近原子或原子 团的信息。团的信息。1H-NMR化学位移化学位移（chemical shift)l定义：定义：以四甲基硅烷以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学位为内标物，将其化学位移定为移定为0，测定各质子共振频率与它的相对距离，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这个相对值称
8、为化学位移 l1H周围化学环境不同（电子云密度）周围化学环境不同（电子云密度）l1H-NMR 1-10 ppml sp3 12 l sp2 68l一般来说：一般来说：烯氢烯氢 炔氢炔氢 烷氢烷氢 1H-NMR偶合常数偶合常数Jl 偕偕 偶偶 J=16Hz左右左右l 邻邻 偶偶 J=68Hzl 远程偶合远程偶合 J=13Hzl 因偶合使信号发生分裂因偶合使信号发生分裂,表现出不同的裂分表现出不同的裂分,s(单单 峰峰),d(二重峰二重峰),t(三重峰三重峰),q(四重峰四重峰)m（多多重峰）等。重峰）等。偶合常数其他简化判定方法偶合常数其他简化判定方法:同核去偶同核去偶 NOE 位移试剂位移试剂
9、积分曲线（积分面积）积分曲线（积分面积）l与分子中的总质子数相当。与分子中的总质子数相当。HHCOCCOOHHCH2OOHOHOHHO1234567891234567891 1H-NMRH-NMR的谱图解析的谱图解析 解析步骤解析步骤 谱图中有几组峰？几种氢？谱图中有几组峰？几种氢？各种氢核的个数？各种氢核的个数？各峰的归属？各峰的归属？常见结构的化学位移大致范围：常见结构的化学位移大致范围：(苯氢)(与羰基相连的甲基氢)(与氧原子相连的亚甲基氢)2.2.核磁共振碳谱核磁共振碳谱(13 C-(13 C-NMR)NMR)13C谱的特点谱的特点 灵敏度低，分辨力高；灵敏度低，分辨力高；谱图容易解析
10、；谱图容易解析；(1)化学位移化学位移 (1)范围为范围为1250ppm，分辨率高，分辨率高 (2)影响化学位移的因素影响化学位移的因素 A C杂化方式杂化方式(sp3、sp2、sp)一般一般 sp2 sp sp3 B 取代基不同导致电子云密度不同取代基不同导致电子云密度不同(键结合方键结合方 式；电子流向电负性强方向移动式；电子流向电负性强方向移动)一般电子云密度越小，化学位移越大；一般电子云密度越小，化学位移越大；电子云密度越大，则化学位移越小。电子云密度越大，则化学位移越小。常见的有苷化位移、酰化位移常见的有苷化位移、酰化位移第一章第一章 总论总论050100150200220150-2
11、20100-15050-800-60烷烃类饱和碳原子苯环碳氰基碳COCO/ppmC酮 类醛类酸类酯与酰胺 类188-228ppm185-208ppm165-182ppm155-180ppm双键碳常见的碳化学位移常见的碳化学位移(2)积分曲线积分曲线 与碳的个数成比例，与碳的种类（伯、仲、叔、与碳的个数成比例，与碳的种类（伯、仲、叔、季）有关季）有关,积分曲线的高度并不能准确反映积分曲线的高度并不能准确反映C数数目目.(3)偶合常数偶合常数J 一般认为不存在，因一般认为不存在，因13C自然界丰度比为自然界丰度比为1.1%，13C相连机遇极小，偶合小，埋在噪音中，相连机遇极小，偶合小，埋在噪音中，
12、J几几乎观察不到乎观察不到。常见的为常见的为JC-HHHCOCCOOHHCH2OOHOHOHHO123456789123456789(4)常见的常见的13C-NMR谱类型及特征谱类型及特征噪音去偶谱噪音去偶谱,全氢去偶全氢去偶(COM),宽带去偶宽带去偶(BBD)因照射因照射1H1H后产生的后产生的NOENOE效应，连有效应，连有1H1H的的13C13C信号强度将信号强度将会增加会增加 ，但季碳因不连，但季碳因不连H H，将表现为弱吸收峰（矮），将表现为弱吸收峰（矮）最常见的碳谱最常见的碳谱 选择氢核去偶谱选择氢核去偶谱(SPD)(SPD)及远程选择氢核去及远程选择氢核去偶谱偶谱(LSPD)(
13、LSPD)对某个或某几个氢核选择照射后，以消除其偶对某个或某几个氢核选择照射后，以消除其偶合影响，只有相关氢的峰偶合保留，峰形简单合影响，只有相关氢的峰偶合保留，峰形简单 无畸变极化转移技术无畸变极化转移技术(DEPT):系通过改变系通过改变1H 核的脉冲宽度（核的脉冲宽度（）或设定不同的弛豫）或设定不同的弛豫时间，使不同类型的时间，使不同类型的13C 信号在图谱上呈单峰形式分别朝信号在图谱上呈单峰形式分别朝上或向下伸出。上或向下伸出。=135 时时 季季C信号消失信号消失 CH3,CH CH2 =90 时时 季季C信号消失信号消失 CH3,CH2信号消失信号消失 CH =45 时时 季季C信
14、号消失，其它都向上信号消失，其它都向上3 二维核磁共振光谱二维核磁共振光谱(2D-NMR)对角峰对角峰 相关峰相关峰 常见的常见的2D-NMR有有 1H-1HCOSY 13C-1H1COSY(1H 13C 近程相关近程相关HMQC谱谱,1H 13C 远程相关谱远程相关谱HMBC谱谱)HHCOCCOO HHCH2OOHOHOHHO123456789123456789HHCOCCOO HHCH2OOHOHOHHO123456789123456789总论复习思考题总论复习思考题*1 天然药物、天然药物化学的定义和天然药物化学研究的主要内容天然药物、天然药物化学的定义和天然药物化学研究的主要内容2 有
15、效成分有效部位的概念有效成分有效部位的概念3 学习天然药物化学的目的和意义学习天然药物化学的目的和意义4 天然药物化学成分常见的生物合成途径有哪些天然药物化学成分常见的生物合成途径有哪些?每种途有何特点每种途有何特点?*5 常用提取溶剂极性、提取成分范围常用提取溶剂极性、提取成分范围?常见的天然药物成分提取方法常见的天然药物成分提取方法?有效成分分离原理有效成分分离原理?*6 常见的柱色谱材料常见的柱色谱材料(硅胶、氧化铝、葡聚糖凝胶、聚酰胺、大孔树脂、硅胶、氧化铝、葡聚糖凝胶、聚酰胺、大孔树脂、离子树脂离子树脂)和分离化学成分机理，各适用哪类成分和分离化学成分机理，各适用哪类成分?7 正相色谱与反相色谱概念正相色谱与反相色谱概念8 天然药物化学成分结构鉴定一般程序天然药物化学成分结构鉴定一般程序?*9 四大光谱应用特点四大光谱应用特点(应用范围应用范围)10 碳谱碳谱COM、SPD、DEPT的特点的特点薄层层析薄层层析
