药物化学南方医科hap 1-4

第四节结构研究法▓结构研究的必要性▓天然药物结构研究中的困难①结构事先很难作出某种程度的预测；②经典的化学方法难于满足研究天然药物结构的需要；▓天然药物结构研究的主要手段：波谱学分析方法一、化合物的纯度测定方法1、在显微镜下观察晶形2、测熔点3、应用TLC检识4、应用HPLC检识二、结构研究的主要程序1、确定化合物结构的程序①先推测被确定成分的结构类型②然后推测取代基类型、位置和分子式③确定结构式2、确定化合物结构常用的方法①化学法②波谱法（UV、IR、NMR、MS）和CD、ORD、X-射线结晶衍射法等3、未知天然化合物结构研究程序①

初步推断化合物的类型②测定分子式，计算不饱和度③

测定分子中含有的官能团，或结构片段，或基本骨架；④

推断并确定分子的平面结构；⑤推断并确定分子的主体结构(构型与构象)

4、已知天然化合物的结构研究程序①研究过程大为简化②无固定模式与程序5、结构研究中文献检索的重要性◆

贯穿于化合物结构研究的全过程①按植物拉丁学名或中药学名，利用主题索引或通过计算机系统查阅C.A；②检索内容包含：同属同种植物的药用部位、使用溶剂名称、提取的部位、分离的方法、单体化合物的性质、分子式、颜色反应、光谱学数据等等。三、结构研究中采用的主要方法（一）确定分子式的常用方法1.元素分析配合分子量测定（1）元素分析包括定性分析与定量分析例如：从刺果甘草根中分得某白色晶体，元素定性分析表明该白色晶体只含C、H、O三元素,元素定量分析的结果如下,C:79.35%;H:10.21%。O元素的含量=(100-79.35-10.21)%=10.44%※三种元素在分子结构中所占比例为：C：79.35÷12=6.61H:10.21÷1=10.21O:10.44÷16=0.65※化合物分子结构中原子个数比为：6.61:10.21:0.65=10.16:15.58:1≈10：16：1※该化合物实验式为：C10H16O分子式为：(C10H16O)nn=1,2,3….(2)分子量测定方法有：◆冰点下降法（固体物质）◆沸点上升法（液体物质）◆黏度法◆凝胶滤过法◆质谱法（最常用）例如：采用电子轰击质谱（EI-MS）测得上述化合物的分子离子峰为456。那么，n=456÷152=3结合实验式C10H16O得上述化合物的分子式为：C30H48O3.（C30H48O3代表刺果甘草皂苷元）2、高分辨率质谱（HR-MS）法◈高分辨率质谱仪可将物质的质量精确到小数点后第三位。◈例如：C8H12N4、C9H12N2O、C10H12O2、C10H16N2四个化合物的分子量同为164，但精确质量则并不相同，在高分辨率质谱仪中很容易进行区别。序号分子式精确质量M1C8H12N4

164.1063M2C9H12N2O164.0950M3C10H12O2

164.0837M4C10H16N2

164.13153、同位素丰度比法①组成有机化合物的主要元素C、H、O、N等均由相对丰度比一定的同位素所组成。②大多数MS图中，如能见到稳定的分子离子峰[M]+.，则在高出其1-2个质荷比处可见到[M+1]+与[M+2]+的同位素峰。③对于一定的化合物，分子离子峰与其同位素峰的相对强度为一确定值。同位素原子质量丰度比（%）1H1.00782599.98552H2.014100.014512C12.00000098.829213C13.003351.108014N14.0030799.63515N15.000110.0365※化合物不饱和度u的计算Ⅰ：一价原子（如X、H）的数目Ⅲ：三价原子（如N、P）的数目Ⅳ：四价原子（如C、S）的数目（二）确定化合物结构类型和取代基的主要方法1．注意观察试样在提取分离过程中的行为2．测定其有关理化常数，如不同pH、不同溶剂中的溶解度及色谱行为、灼烧实验、化学定性反应等。3.结合文献调研。4、官能团定性与定量分析5、测定并解析化合物的有关光谱学数据（三）红外光谱（IR）1、红外光谱：研究分子运动的吸收光谱，反映分子中原子间的振动和变角运动。2、红外光谱所涉及的区域为中红外区，波长在2-25μm之间，频率为5000-400cm-1.3、波长与频率的关系如下：4、分子振动类型（1）伸缩振动：分为对称与不对称伸缩振动（2）弯曲振动：分为面内与面外弯曲振动5、红外光谱的吸收强度基团极性越大，吸收强度就越大6、红外光谱的分区◆4000～1500cm-1为特征频率区，每一红外吸收峰都与一定的官能团相对应。.例如：①3600-3200cm-1出现强的宽峰，表示有-OH存在；②2200-2100cm-1出现吸收峰，

表示可能有C≡N或C≡C键存在；③1850-1650cm-1出现强的吸收峰，且受其他峰的影响小，这是-C＝O的标志；④1600-1500cm-1出现弱的吸收峰，表示有-C＝C-存在。

◆1500-600cm-1为指纹区，①虽然指纹区内一些吸收峰也与一定的官能团对应，但大量的吸收峰并不特定官能团对应。②结构上的细微变化都会引起指纹区吸收的变化，不同化合物的指纹吸收是不同的。7、红外吸收可分为四个区域①4000-2500cm