第五节-天然产物结构研究方法.ppt

本章内容,第一节绪论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（IdentificationofPurity）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：不主张。,第五节结构研究法,？,二、已知化合物鉴定（Knowncompounds)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)。,第五节结构研究法,三、未知化合物多种谱学结合的结构解析1.紫外光谱(UltravioletspectraUV)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。,第五节结构研究法,2.红外光谱(InfraredspectraIR)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:3000cm-1,C=O:1700cm-1.IR相同者为同一化合物.,第五节结构研究法,3.质谱(MassspectraMS)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：给处精确的分子量和分子式。,第五节结构研究法,为结构解析提供的信息化学位移:(用于判断H的化学环境chemicalshift);偶合常数:J(Hz)用于判断H与H的关系couplingconstant)积分强度(积分面积):确定H的数目.,4.核磁共振谱（NuclearmagneticresonanceNMR）4.1质子谱（1H-NMR）,第五节结构研究法,J8.0Hz存在偶合,第五节结构研究法,4.核磁共振谱（NuclearmagneticresonanceNMR）4.1质子谱（1H-NMR）,常见基团的化学位移值:Ar-H：6-8,-CHO：9.8-CH3：1-1.5,C=C-CH3,COCH3,ArCH3：1.9-2.5-OCH3：3.5-4.0,-COOCH3与ArOCH3：3.7-4.0,第五节结构研究法,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（NuclearmagneticresonanceNMR）4.1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sp3J=10-15Hz;sp2C=CH2J=0-2Hz,N=CH2J=7.6-17Hz,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,4.核磁共振谱（NuclearmagneticresonanceNMR）4.1氢谱（1H-NMR）,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,J180Jo(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Jm=1-3Hz和对位偶合Jp=0-1Hz,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,偶合分类,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,4.核磁共振谱（NuclearmagneticresonanceNMR）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,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,4.核磁共振谱（NuclearmagneticresonanceNMR）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:50-100C-OCH3:55;糖端基C:95-105芳香碳,烯碳:98-160连氧芳碳:140-165C=O:168-220,C=O:168-220醛CHO：190205酮：195220羧酸：170185酯及内酯：165180酰胺及内酰胺:165180,第五节结构研究法,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。,第五节结构研究法,4.核磁共振谱（NuclearmagneticresonanceNMR）4.2碳谱（13C-NMR）,常见的13C-NMR谱的类型及二维谱,BBD,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,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,.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.脉冲宽度=135CH3,CH,CH2（常用）=90CH,=45CH3,CH2,CH,季碳不出现,第五节结构研究法,4.核磁共振谱（NuclearmagneticresonanceNMR）4.2碳谱（13C-NMR）,DEPT谱,135=135CH3,CH,CH2,90CH,.常见的13C-NMR谱的类型及二维谱1H-1HCOSY(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-1HCOSY)13C,1H直接相关谱1JCHHMBC(远程13C-1HCOSY)13C,1H远程相关谱2JCH,3JCH,第五节结构研究法,HMBC,练习:一天然产物A为淡黄色针状结晶,紫外灯下(254nm)呈暗斑,FeCl3显兰色.1H-NMR(CDCl3,TMS):9.83(1H,s),7.43(1H,dd,J=8.5,1.5Hz),7.26(1H,d,J=1.5Hz),7.04(1H,d,J=8.5Hz),3.97(3H,s,OCH3)13C-NMR(CDCl3):190.9,151.6,147.1,129.9,127.6,114.3,108.7,56.1.HREIMS示分子式为C8H8O3.推测结构。,第五节结构研究法,第五节结构研究法,答案：,5.旋光谱和圆二色散光谱（ORDandCD）(OpticalRotatoryDispersionandCircularDichroism),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。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，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。,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,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,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,(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,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,(3).复合Cotton曲线有几个峰和几个谷。,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(octantrule)。,(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。,第五节结构研究法（MethodsofStructureidentification）,(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).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。,(+),(-),aa,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,异丙基a为键，甲基e为键,平面椅式八区律要求的椅式,(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。,正Cotton曲线,负Cotton曲线,R型,S型,故该化合物为S构型,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C