沈药科天然药物化学课件-第一章-总论.ppt

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1、天然药物化学（第四版）,第一章总论（Generation）,基本内容,天然药物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。有效成分与无效成分的概念。各类天然药物化学成分简介。一次代谢与二次代谢的概念，主要的生物合成途径。1H-NMR、13C-NMR的基本概念及常见的13C-NMR 谱的特征及解析方法，质谱的类型及应用特点。旋光光谱（ORD）在有机化合物结构测定中的应用。,基本要求,掌握 13C-NMR谱特征及其解析方法，常用的提取、分离方法。熟悉 天然药物化学的研究范围，课程的学习重点；各类化合物的生物合成途径。了解 ORD谱的应用范围及八区律使用方法。,本章内容,第一节 概述第二节 各类成分简介第

2、三节 生物合成第四节 提取分离方法第五节 结构研究方法,第一节 绪论,一天然药物化学的概念：1.天然药物化学：是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分及其应用的一门学科。2.研究内容：主要指天然药物的化学成分（多为有效成分）的结构特点、理化性质、提取分离方法、结构鉴定及生合成途径。,第一节 绪论,二.相关学科 1.药物化学（Medicinal Chemistry）：合 成药物、构效关系 2.植物化学（Phytochemistry）3.中药化学（Chemistry of TCM）三.天然药物 植物、动物、矿物、微生物等来源的药物。,神农本草经列为上品，主补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，明目

3、，开心益智，久服有轻身延年之功效。,白果是银杏的俗称，被称作为是植物中的活化石。白果含白果醇、白果酸，具有杀菌功能，有化痰、止咳、补肺、通经、止浊、利尿等疗效。,穿山甲为鲮鲤科动物鲮鲤的鳞片，处方名有炮山甲、醋山甲、炮甲珠或炒甲片等。其味咸，性微寒，入肝、胃二经。本草纲目中记载穿山甲“除痰疟寒热，风痹强直疼痛，通经络，下乳汁，消痈肿，排脓血，通窍杀虫。”,雄黄，为硫化物类矿物雄黄族雄黄，主含二硫化二砷。归肝，大肠经。有毒。解毒杀虫，燥湿祛痰，截疟。用于虫积腹痛，惊痫，疟疾，痈肿，疔疮，疥癣，蛇虫咬伤。常用量0.150.3克，入丸散用。外用适量，研末撒或调敷患处。,第一节 绪论,四 基本概念 1

4、.有效成分:天然药物中具有一定的生物活性、能起到防治疾病作用的单体化合物。2.有效部位：为具有一定生物活性的多种单体化合物的混合物。如人参总皂苷、银杏总黄酮、灵芝多糖等。,第一节 绪论,五.学习天然药化的目的和意义：1.探索中药防病治病的机理；2.改进剂型、提高疗效；3.提高中药及制剂的质量；4.提供中药炮制现代科学依据；5.开辟药源、开发新药。,第一节 绪论,六.天然药物化学研究方法1.文献整理和研究对象调研 a原植物：科，属，种，学名，来源，产地 b文献：近源植物具有相似的成分。2.成分分离 系统分离法，活性跟踪法，目标化合物分离法3.成分鉴定 理化性质，色谱方法，波谱方法4.结构改造发现

5、和创制新药,本章内容,第一节 概述第二节 各类天然药物化学成分简介第三节 生物合成第四节 提取分离方法第五节 结构研究方法,第二节 各类成分简介,化学成分分类 1.生物碱类（Alkaloids)：含N原子，多呈碱性。,2.糖和苷(Saccharides and Glycosides):糖：单糖，低聚糖，多糖（淀粉、纤维素、甲壳素、果胶、树胶、粘液质）苷：糖+苷元：,酸性,黄酮,香豆素,蒽醌,三萜皂苷 甾体皂苷强心苷,3.挥发油,皂苷,4.有机酸：含COOH,多以盐的形式存在。5.树脂：为组成复杂的混合物，多与挥发油、树胶、有机酸共存。如：安息香、乳香等。6.其它成分：(1)氨基酸、蛋白质。(2

6、)鞣质：多元酚类化合物。(3)色素类：叶绿素、胡萝卜素等。(4)脂类:油脂（甘油与高级脂肪酸脱水形成 的酯）、蜡（高级醇与高级脂肪酸脱水 形成的酯）。(5)无机成分,本章内容,第一节 概述第二节 各类成分简介第三节 生物合成第四节 提取分离方法第五节 结构研究方法,一 基本概念,一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。二次代谢产物：生物碱、萜、香豆素、黄酮、醌类等对维持植物生命活动不起重要作用，且并非在 所有植物中都能产生。由一次代谢产物产生，常为有效成分。,二 天然化合物的主要生物合成途径,1.醋酸-丙二酸途径AAMA途径）合成脂肪酸类、酚类、蒽醌类2.甲

7、戊二羟酸途径（途径）主要生成萜类、甾体类化合物3.莽草酸途径和桂皮酸途径 形成具C6-C3骨架的化合物，如香豆素、木脂素、黄酮等。,4.氨基酸途径（Amino Acid Pathway）合成生物碱5.复合途径(1)醋酸-丙二酸-莽草酸途径(2)醋酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径(3)氨基酸-甲戊二羟酸途径(4)氨基酸-醋酸-丙二酸途径(5)氨基酸-莽草酸途径 三、生物合成的意义：对天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类学；仿生合成及组织培养等有指导意义。,本章内容,第一节 概述第二节 各类成分简介第三节 生物合成第四节 提取分离方法第五节 结构研究方法,第四节 提取分离方法,一、提取法：1.溶剂

8、提取法（solvent extraction）原理：相似相溶 理想溶剂（ideal solvents）：（1）对有效成分溶解度大；（2）对无效成分溶解度小；（3）与有效成分不起化学反应；（4）安全，成本低，易得。,常用提取溶剂,乙酸乙酯、氯仿、乙醚、苯、石油醚,亲水性有机溶剂,甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇,亲脂性有机溶剂,水,大,小,小,极 性,第四节 提取分离方法,渗漉法装置图,1)冷提：适用于受热不稳定的成分。浸渍(Maceration)渗漉（Percolation）,优点：适用于热敏物 质，操作简单缺点：提取效率低，溶剂用量大,第四节 提取分离方法,工业生产用的渗漉装置,第四节 提取分离方法

9、,2)热提：煎煮法（Decoction）回流（Refluxing）连续回流（Continuous Refluxing）,回流提取法装置,索氏提取器,样品,虹吸管,滤纸套筒,蒸汽上升管,冷凝,第四节 提取分离方法,2.水蒸气蒸馏法（water-steam distillation）提取具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的成分，如挥发油。,药材+水,冷凝,挥发油测定,第四节 提取分离方法,3.升华法（sublimation）用于具有升华性的成分提取，如某些小分子香豆素，蒽醌，樟脑等。,升华法制备咖啡因装置图,蒸发皿上盖上一张刺有小孔的圆滤纸，在上面罩上干燥的玻璃漏斗(漏斗颈部塞少许脱脂棉以减少咖

10、啡因蒸气逸出),第四节 提取分离方法,4.超临界流体提取法（supercritical fluid extraction SFE)利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进行提取，为20世纪80年代迅速发展起来的一种提取方法。20世纪90年代用于天然药化的研究。,超临界流体的密度与液体很接近，而它又具有气体 扩散性能 常用的临界流体有CO2、N2O、乙烷、丙烷等。如从烟草中提取尼古丁，从咖啡中提取咖啡因。,控温面板,高压泵,超临界CO2萃取实验装置示意图,原料,超临界萃取实验装置与实验方法,小试实验装置图,实验装置小试实验装置,组分,减压阀,20世纪50年代初进入试验阶段，如从石油中脱沥青7

11、0、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈蒿、桑白皮中提取成分。,中小型SFE装置图,第四节 提取分离方法,5.超声提取法（ultrasonic wave extraction),超声波提取技术：是利用超声波产生的强烈的空 化效应、机械振动、高的加速度、乳化、扩散、击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速药物有效成分进入溶剂，促进提取的进行。,为物理过程，无化学反应，生物活性不减。高能量的超声波产生的强大压力造成植物细胞壁及生物体破裂，导致胞内物质的释放、扩散及溶解。,实验室用小型超声仪,超声提取法的特点和装置

12、,工业生产用超声仪,第四节 提取分离方法,6.微波提取法（microwave extraction）,微波提取技术的原理就是利用不同组分吸收微波能力的差异，使基体物质的某些区域或提取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被提取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的提取剂中，并达到较高的产率。,微波：指频率在300 MHz 和300 kMHz 之间的电磁波。介质在微波场中分子会发生极化，将其在电磁场中所吸收的能量转化为热能。介质中不同组分的介电常数、比热、含水量不同，吸收微波能的程度不同，由此产生的热量和传递给周围环境的热量也不相同,微波提取法的特点和装置,优点具有穿

13、透力强、选择性高、加热效率高、试剂用量少等显著特点，而且其操作简便、快速、节能、高效。缺点：工业化设备少、成分变化导致生物活性变化。,工业生产用微波提取罐,第四节 提取分离方法,二 分离方法1.根据溶解度差别进行分离 1.1 结晶法（纯化时常用）条件：合适的溶剂；浓度；温度1.2 沉淀法：a 溶剂沉淀法：改变极性，如水提醇沉法b 酸碱沉淀法：改变pH，处理酸、碱、两性成分；c 沉淀试剂：如铅盐沉淀法，酸性、酚性成分加中性PbAc2，形成沉淀。,第四节 提取分离方法,2 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.1 影响分离的因素分离因子，分配系数K=KA/KB KAKB,K=CU/CL（CU

14、,CL被分离物质在上相和下相中浓度）根据值的大小可决定分离采用的方法:100，简单的一次萃取，可基本分离.10010，10-12次萃取，CCD法。2，100次以上萃取，DCCC法。,第四节 提取分离方法,或用PC法求值，选择理想分离条件。纸色谱（PC）也叫纸分配色谱（PPC，Paper Partition Chromatography）。,（纸色谱定数）,Rfa，Rfb为A，B两物质在PC上Rf值,=,第四节 提取分离方法,2.1 影响分离的因素 pH值 对于酸性、碱性、两性化合物，pH值可改变它们的存在状态（游离型和解离型），分配比受pH值的影响，因为,HA达到99%解离时，pH=pKa+2

15、HA达到99%游离时，pH=pKa-2,第四节 提取分离方法,2.2 酸碱性成分的分离pH-梯度萃取法 按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物质，改变pH值使酸碱成分呈不同状态。,2.3 逆流分溶法、液滴逆流色谱、高速逆流色谱 逆流分溶法(CCD)：多次连续液-液萃取分离过程。特点：条件温和，样品易回收，适用于中等极性、不稳定物质的分离。,第四节 提取分离方法,液滴逆流色谱(DCCC):一种液-液分配色谱，流动相呈液滴形式垂直上升或下降，通过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离。特点：不易乳化，样品可定量回收，分离效果好，特别适合于分离皂苷等水溶性成分。缺点：样品处理量小。,第四节 提取分离方

16、法,高速逆流色谱（HSCCC）通过特定的高速行星式旋转所产生的离心力场作用，使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇形管内，并使流动相单向、低速通过固定相，实现连续逆流萃取分离物质的目的。用于各种物质的分离，包括蛋白、酶、三萜、生物碱、皂苷等。,第四节 提取分离方法,2.4 液-液分配柱色谱正相色谱：固定相极性大，如水、缓冲液等；流动相极性小，如氯仿、乙酸乙酯等。载体：硅胶（含水可达17%），硅藻土，纤维素等。用途：分离极性大或水溶性成分，如苷类、糖、生物 碱等。洗脱顺序：极性小的物质先被洗脱出来。,第四节 提取分离方法,2.4 液-液分配柱色谱反相色谱：固定相极性小于流动相。如HPLC反相柱，反相

17、板。固定相：硅胶硅醇基结合烷基，如RP-2，RP-8，RP-18。亲脂性：RP-18 RP-8 RP-2。流动相(洗脱剂)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O 洗脱顺序：分离极性大的成分，极性大者先洗脱 下来。,实验室用高效液相色谱仪,第四节 提取分离方法,3 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.1 吸附分类：物理吸附：无选择性的吸附，吸附解析发生迅速。吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭等；化学吸附：不可逆性。如碱性氧化铝对酚酸性成分的 吸附，硅胶对生物碱的吸附等。半化学吸附：聚酰胺对酚酸类、醌类的氢键吸附。,第四节 提取分离方法,吸附原理：相似相吸影响吸附过程的三要素：吸附剂（固定相），溶

18、质（被分离物质），溶剂（洗脱剂，展开剂，流动相）,第四节 提取分离方法,3.2 硅胶、氧化铝：极性吸附剂：载样量大，吸 附力强 硅胶：应用最广，适用于各 类成分分离 氧化铝：有中性、酸性、碱 性氧化铝。碱性氧 化铝不适合于分离 酸性成分，多用于 分离生物碱。,第四节 提取分离方法,3.2 硅胶、氧化铝：被分离物质吸附力与结构的关系 被分离物质极性大，吸附力强，Rf值小，洗脱难，后被洗脱下来。官能团极性大小排列顺序：-COOH Ar-OH R-OH R-NH2,RNHR,RNR R R-CO-NRR RCHO RCOR RCOOR ROR RH,第四节 提取分离方法,3.2 硅胶、氧化铝：溶剂(

19、洗脱剂)的极性与洗脱力的关系 洗脱剂极性越大,洗脱力越强.,练习:从黄花夹竹桃果仁中分离到七种强心苷成分,比较极性大小和硅胶柱上洗脱顺序.,单乙酰黄夹次苷B R”=COCH3,其它R”=H,答案：,1.极性大 小：黄夹苷A黄夹苷B 次苷D次苷C次苷A次苷B2.硅胶柱上的出柱顺序：后 先,小极性化合物,大极性化合物,3.2 活性炭非极性吸附剂吸附力与结构的关系 分子量大者 分子量小者 芳香族 脂肪族 含OH,COOH,NH2多者 少者洗脱力与溶剂的关系 吡啶 15%酚/醇 7%酚/H2O 醇 含水醇H2O应用:黄酮、生物碱的富集，糖的分离、脱色等。,第四节 提取分离方法,3.3 聚酰胺(Poly

20、amide)是由己酰胺聚合成的一类高分子化合物。,分离原理：主要通过酰胺键与酚羟基、酸、醌等形成氢键，产生吸附作用。吸附力取决于形成氢键缔合的能力。,第四节 提取分离方法,3.3 聚酰胺 吸附力与结构的关系 a.形成氢键的基团数目越多,吸附力越强;b.形成分子内氢键者,吸附力减少;,第四节 提取分离方法,d.芳香苷苷元苷,单糖苷双糖苷叁糖苷,c.芳香化程度越高或共轭键越多,吸附力越强;,3.3 聚酰胺 吸附力与结构的关系,溶剂的洗脱能力 水 含水醇醇 丙酮NaOH/H2O甲酰胺二甲基甲酰胺尿素/H2O,第四节 提取分离方法,3.3 聚酰胺 常用溶剂：H2O，EtOH/H2O，EtOH 应用:分

21、离黄酮类;除鞣质.,第四节 提取分离方法,练习:某植物中分得3个黄酮化合物，结构如下,比较它们的极性大小及在硅胶TLC和聚酰胺薄膜上Rf值大小顺序.,A:R1=R2=HB:R1=H,R2=RhaC:R1=Glc,R2=Rha,极性大小:SiO2-TLC Rf:Polyamide TLC,Rf:,第四节 提取分离方法,极性大小:C B ASiO2-TLC Rf:A B CPolyamide TLC,Rf:C B A,答案：,3.4 大孔吸附树脂(macro-reticular resin)组成:苯乙烯，二乙烯苯和致孔剂分离原理:吸附(范德华力和氢键)和分子筛作用(多孔性结构)树脂类型:非极性、中

22、极性和极性三种。非极性：由苯乙烯和二乙烯苯缩合而成，故又称 芳香吸附树脂。中极性：含脂基的吸附树脂。极 性：含酰氨基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫不同极性功能的吸附树脂。,第四节 提取分离方法,3.4 大孔吸附树脂 洗脱剂:H2O 及不同比例的含水醇。洗脱分离:H2O 洗:糖,水溶性色素 30%EtOH/H2O:极性大的成分 50-75%EtOH:皂苷类 95%EtOH:极性小成分 应用:除多糖,水溶性色素,富集苷类成分,第四节 提取分离方法,第四节 提取分离方法,4.根据物质离解程度不同进行分离离子交换法 固定相：离子交换树脂（聚苯乙烯高分子化合物，引 入交换基团）分类：阳离子交换树脂：强酸型

23、 RSO3-H+弱酸型 RCOO-H+阴离子交换树脂：强碱型 RN+(CH3)3Cl-弱碱型 RNH2,RNHR,RNRR”,阴离子交换树脂：,4.2应用：主要用于生物碱和有机酸的分离。,4.根据物质离解程度不同进行分离离子交换法,4.1交换原理:阳离子交换树脂：,第四节 提取分离方法,第四节 提取分离方法,透析法:半透膜,分子筛滤过作用 超滤法:分子大小不同,扩散速度不同 超速离心法:溶质在超速离心作用下具有不同的 沉降性或浮游性 凝胶滤过法:分子筛的作用(凝胶渗透色谱,分子 筛滤过,排阻色谱),被分离物质按分子 由大到小的顺序流出色谱柱.,5.根据物质分子大小差别进行分离凝胶滤过法,5.1

24、 主要的几种方法,第四节 提取分离方法,5.根据物质分子大小差别进行分离凝胶滤过法,5.2凝胶种类:葡聚糖凝胶(Sephadex G):只适于在水中应用,分离多糖、蛋白质等.羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)：适用于各类化合物的分离，除具有分子筛的特性外，还起到反相分配色谱的效果。常用溶剂有甲醇、氯仿-甲醇等。,本章内容,第一节 概述第二节 各类成分简介第三节 生物合成第四节 提取分离方法第五节 结构研究方法,一 化合物纯度的鉴定 1.测熔点:看熔程 2.外观结晶色泽与形状:均一性 3.色谱法:TLC 三种组成不同的溶剂系统,单一斑点 HPLC 单一峰 GC 单一峰 4.核磁法,

25、第五节 结构研究方法,第五节 结构研究方法,二、已知化合物鉴定 1.有标准品(或对照品):Co-TLC(共薄层，三种系统)测混合熔点(相同溶剂结晶);测IR(考察是否重叠）2.无标准品:与文献值对照(相同的溶剂条件下：mp,IR,UV,1H-NMR,13C-NMR等)。,第五节 结构研究方法,三、未知化合物 多种谱学结合的结构解析 1.紫外光谱(Ultraviolet spectra UV)为结构解析提供的信息 用于判断结构中的共轭系统、结构骨架（如香豆素、黄酮）UV谱一致，不一定是一个化合物。应用：确定平面的结构骨架，立体结构的构型、构象。,第五节 结构研究方法,黄酮类化合物紫外光谱,第五节

26、 结构研究方法,2.红外光谱(Infrared spectra IR)为结构解析提供的信息 提供各种官能团的信息 八大区（复习）如：芳香环:1600-1480cm-1，OH:3000 cm-1,C=O:1700 cm-1.IR相同者为同一化合物.,茶皂苷的IR光谱,第五节 结构研究方法,3.质谱(Mass spectra MS)为结构解析提供的信息 给出分子量(M+),给出基团或片段信息,HR-MS可计算分子式;MS图一致(同一型号仪器,同一条件)一般为同一化合物类型 EI-MS:醇、糖苷不能给出分子离子峰;FD-MS、FAB-MS、ESI-MS：用于糖苷,肽,核酸类,可确定分子量。HR-MS

27、：给处精确的分子量和分子式。,茶皂苷的FABMS,茶皂苷的HRFABMS,第五节 结构研究方法,为结构解析提供的信息 化学位移:(用于判断H的化学环境 chemical shift);偶合常数:J(Hz)用于判断H与H的关系 coupling constant)积分强度(积分面积):确定H的数目.,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.1 质子谱（1H-NMR）,J8.0Hz 存在偶合,化学位移数值,计算得偶合常数,积分面积表示氢数,第五节 结构研究方法,常见基团的化学位移值:Ar-H：6-8,-CHO：9-10-CH3：1-2,C=C-CH3,CO

28、CH3,ArCH3：-OCH3：3.5-4.0,-COOCH3与ArOCH3：,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.1 质子谱（1H-NMR）,第五节 结构研究方法,影响化学位移因素 化学位移值与电子云密度有关。电子云密度降低,去屏蔽作用增强,向低场位移,增大。1）诱导效应 2）共轭效应 3）磁各向异性效应 4）氢键缔合 5）范德华效应,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.1 质子谱（1H-NMR）,第五节 结构研究方法,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.

29、1 质子谱（1H-NMR）,.偶合常数(J)a.偶合裂分是有原子核引起的,通过化学键传递;b.相互偶合的H核其J值相同;c.一级图谱峰的裂分遵循n+1规律;d.归属H核,判断排列情况.偶合分类 偕偶(Jgem)又为同碳偶合 sp3 J=10-15Hz;sp2 C=CH2 J=0-2Hz,N=CH2 J=7.6-17Hz,邻偶(Jvic)饱和型:自由旋转J=7Hz 构象固定:0-18Hz,与两面角有关,J90=0Hz,J180 Jo(7.5Hz);烯型：Jcis=6-14Hz(10),Jtrans=11-18Hz(15)芳环:Jo=6-9Hz.远程偶合:如烯丙偶合 J4=0-3Hz，苯环的间位J

30、m=1-3Hz和对位偶合Jp=0-1Hz,偶合分类,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.2 碳谱（13C-NMR）,为结构解析提供的信息,化学位移：碳处的化学环境峰高或峰面积:一般不与碳数成正比,第五节 结构研究方法,茶黄酮的13C NMR光谱,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.2 碳谱（13C-NMR）,常见一些基团的化学位移值:脂肪C:50 连杂原子C:C-O,C-N,C-S:50-100 C-OCH3:55;糖端基C:95-105 芳香碳,烯碳:98-160 连氧芳碳:140-165 C=O:1

31、68-220,第五节 结构研究方法,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.2 碳谱（13C-NMR）,常见一些基团的化学位移值:,第五节 结构研究方法,C=O:168-220 醛CHO：190205 酮：195220 羧酸：170185 酯及内酯：165180 酰胺及内酰胺:165180,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.2 碳谱（13C-NMR）,第五节 结构研究方法,a 全氢去偶谱(COM)或噪音去偶谱(PND)或质子宽带去偶谱(BBD)特点:图谱简化,所有信号均呈单峰.b 偏共振去偶谱(OFR)特

32、点:由于部分保留1H的偶合影响,可识别伯、仲、叔、季碳。CH3,q，CH2,t，CH,d，C,s。,常见的13C-NMR谱的类型及二维谱,BBD,第五节 结构研究方法,练习：,一化合物，分子式为C6H14，高度对称，在噪音去偶谱（COM）上只有两个信号，在偏共振去偶谱（OFR）上只有一个四重峰（q）及一个二重峰(d)，试写出其结构,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.2 碳谱（13C-NMR）,第五节 结构研究方法,.常见的13C-NMR谱的类型及二维谱 c.DEPT谱 特点：不同类型13C信号呈单峰分别朝上或向下,可识别CH3，CH2，CH，C.

33、脉冲宽度=135CH3,CH,CH2（常用）=90CH,=45CH3,CH2,CH,季碳不出现,DEPT谱,135=135CH3,CH,CH2,90CH,4.核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR）4.2 碳谱（13C-NMR）,第五节 结构研究方法,.常见的13C-NMR谱的类型及二维谱1H-1H COSY(相互偶合的氢核给出交叉峰)NOESY(空间相近的氢核的关系)HMQC(13C-1H COSY)13C,1H 直接相关谱1JCHHMBC(远程13C-1H COSY)13C,1H 远程相关谱 2JCH,3JCH,1H1HCOSY,NOESY,HMQC,HM

34、BC,第五节 结构研究方法,5.旋光谱和圆二色散光谱（ORD and CD）(Optical Rotatory Dispersion and Circular Dichroism),旋光谱(ORD)和圆二色谱(CD,需对紫外可见光有吸收)在解决手性中心附近有生色团(含通过化学转换可变成生色团的化合物，如-OH、C=O)的化合物的绝对构型或优势构象的方面应用。当平面偏振光通过手性中心时，左旋圆偏光和右旋圆偏光的折射率、传播速度不同，当再合成平面偏振光时，偏振面就发生了旋转，这就是产生旋光的光学原理。随着波长变短，折射率差值增大，比旋度增大。,平面偏振光在非旋光性和旋光性物质中传播的图解,旋光性：

35、非对称的有机化合物分子能使平面偏振光的偏振面发生旋转，称为旋光性。圆二色性：非对称有机化合物分子对组成平面偏振光的左旋和右旋偏振光的吸收系数不相等，这种性质成为圆二色性。,第五节 结构研究方法,在不同波长下测定物质的比旋度，以比旋度为纵坐标，波长为横坐标做图，该图称为ORD谱。ORD谱的分类(1).平坦谱线 无峰无谷，有旋光性，但手性中心附近无生色团。,正平坦曲线:随波长短移比旋度增大负平坦曲线:随波长短移比旋度减小,ORD谱简介,第五节 结构研究方法,(2).单纯Cotton曲线 有峰有谷，手性中心附近有生色团。正Cotton曲线:长波 短波，先峰后谷负Cotton曲线:长波 短波，先谷后峰

36、,(3).复合Cotton曲线 有几个峰和几个谷。,第五节 结构研究方法,结构与ORD谱的关系 结构与ORD的关系已总结了许多规律，现只介绍应用最广泛也是最古老的一个规律八区律(octant rule)。,(1).平面分割法 用三个相互垂直的平面a、b、c分割成八个区域，以c平面为界，平面前称“前区”，,平面后称“后区”。每个区又可分为上下左右四个分区，各区旋光分担如图所示。,+,(2).投影法,环己酮各原子主要落在c平面“后区”，为判断旋光分担方便起见采用投影法。,(+),a a,a).C4的a和e，C2和C6的e键取代基均无贡献。b).C5的a和e，C2的a键取代基均为正贡献。c).C3的

37、a和e，C6的a键取代基均为负贡献。d).旋光贡献具有加和性。e).距离羰基越远，贡献越小。f).集团越大，贡献越大。,ORD谱的应用(1).优势构象的确定 经测定右旋异薄荷酮为负Cotton曲线，请根据ORD谱确定优势构象。,（5）-（4）-（3）（6）-（1）-（2）,（5）-（4）-（3）（6）-（1）-（2）,负Cotton曲线,正Cotton曲线,平面 椅式 八区律要求的椅式,ORD谱的应用,(2).绝对构型的确定 某化合物为3-OH,3-十九烷基环己酮，经测定 ORD为正Cotton曲线，请根据ORD谱确定绝对构型。a).先写出R构型和S构型的结构式。b).写出优势构象式(十九烷基

38、为大集团应在e键上)。c).转换成八区律要求的椅式构象式或投影式。d).根据八区律确定绝对构型。,负Cotton曲线,R型,S型,故该化合物为S构型,第五节 结构研究方法,CD谱简介,当分子中具有生色团时，手性分子对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的吸收是不同的，即L=R。当再合成平面偏振光时就变成椭圆的。以或摩尔椭圆度为纵坐标,以波长为横坐标做图就得圆二色谱。=3300,圆二色谱也有正Cotton效应曲线和负Cotton效应曲线,峰形向下的为负，峰形向上的为正。,圆二色谱与旋光谱的关系,(1).一个复杂的化合物，并不一定其所有的吸收峰都呈现光学活性负担(如III带)。(2).CD谱能很明确的表现出吸收带的圆二色性(如I带和II带)。(3).由于旋光性的叠加ORD不如CD谱明确。,The End,