实用有机波谱的解析综述

湖北科技学院课程论文学院：药学院 年级：2013姓名：杨燕 学号：S2013010112课程论文题目：基于现代波谱方法对有机化合物结构的分析与鉴定课程名称：《实用有机波谱解析》评阅成绩：评阅意见：成绩评定教师签名：日期：年月日基于现代波谱方法对有机化合物结构的分析与鉴定学生：杨燕药学院2013年级，学号s2013010112摘要：本文主要介绍UV、IR、MS和NMR四种波谱方法在波谱综合解析中的特征，重点、方法及应用。并相关阐述波谱方法对有机化合物结构分析与鉴定的具体步骤及在药物应用中的重要含义。关键词：波谱方法综合解析有机化合物结构有机化合物的鉴定，甚至药物，以前基本上都是以化学反应为主要手段，但是化学实验的信息量往往是非常有限的，不能得到明确的结论。近年来发展起来的波谱方法主要是以光为基础，基于物质发射的电磁辐射或者物质与辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类仪器分析方法。在实际领域中，单单运用一种波谱检测技术往往难以准确的测定化合物的结构与特征，需要多种波谱检测技术联合解析［1］。随着光学、电子学、数学和计算机技术的发展，基于电磁辐射与物质相互作用而建立的分析方法越来越多地应用于有机化合物、无机化合物、天然药物以及复合物的鉴定、分离与改善，在石油化工、高聚物（塑料、橡胶、合成纤维）、纺织、农药、医药、环境监测、矿物甚至司法鉴定中具有重大的意义。本文主要综述UV、IR、MS和NMR四种波谱方法在波谱综合解析中的特征与运用，并引用相关实例加以分析与证明。一、紫外光谱方法在波谱综合解析中应用紫外-可见吸收光谱是利用某些物质的分子吸收200-800nm光谱区的辐射来进行分析表征的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机化合物的结构表征和定量分析。我们通常所说的紫外-可见光谱，实际上是指近紫外和可见光光区，这些吸收带的位置和强度能够提供有用的结构信息。由未知物的紫外吸收光谱上吸收峰的位置与强度，推测共轭情况（p-n、n-n）共轭、长与短共轭、官能团与母体共轭的情况）及未知物的类别（芳香族、不饱和脂肪族）。紫外-可见光谱一般是在相当稀的溶液（10-2〜10-6mol）中测定的。溶质易溶，两者不发生化学作用；具有适当的沸点，在测量过程中溶剂的挥发不至于明显影响样品的浓度；

具有适当的透光范围，不影响样品吸收曲线的测定；价廉易得，使用后易回收。Trrt2ufl3£osq<4!W 450 500Wavelength/nmFig.1UV-Visabsorptionspectraofvarious^-CI)/^-Carotene(molarratio)inH2O+ethanolsolution&CD/&Carotene：a,0：l;b,0.5*1;c,1：1;dt1.5*1;e,2*1;f,2・Trrt2ufl3£osq<4!W 450 500Wavelength/nmFig.1UV-Visabsorptionspectraofvarious^-CI)/^-Carotene(molarratio)inH2O+ethanolsolution&CD/&Carotene：a,0：l;b,0.5*1;c,1：1;dt1.5*1;e,2*1;f,2・55：1;g,3・25：1;h,3・5：1Ag—edcba00.5:11.5:1 3.25:13.51P-CD//?-Carotene/mol/motig.2Theeffectofvariousp-CD/p-Carotene(molarratio)onUV-Visabsorptionvalueat450nm二红外光谱方法在波谱综合解析中应用红外光谱方法主要是通过测定分子中化学键的振动频率来确定官能团，提供未知物具有哪些官能团，化合物的类别（芳香族、脂肪族、饱和和不饱和）等。红外吸收光谱主要推测化合物类型及可能具有的官能团等。红外光区可分三个区域：近红外区（波长范围0.7-2.5Mm）、中红外区（波长范围2.5-25pm）、远红外区（波长范围25-1000Mm）。分子中原子振动的基频谱带在中红外区。所谓基频是分子从基态跃迁到第一激发态的共振吸收频率。此区适用于有机化合物的结构分析和定量分析。解析时应遵循“先特征（区）、后指纹（区）；先最强（峰）、后次强（峰）；先粗查、后细找；先否定、后肯定；解析一组相关峰”的顺序与原则。红外光谱具有测定方法简便、迅速、所需试样量少，得到的信息量大的优点，而且仪器价格比核磁共振谱和质谱便宜，因此红外光谱在结构分析中得到广泛的应用⑶。红外光谱主要用于有机和无机物的定性和定量分析，其应用领域十分广泛。余潜等⑷讨论了红外特征吸收峰所对应的官能团的振动形式，进一步的验证化合物是否是所需的盐酸度洛西汀。谱图表明其结构中含有-ch2-、-ch3、仲胺、芳醚、及芳香环的结构，与盐酸度洛西汀结构特征相符。豪21的顾g板般早3357N-Hfm动m3164,3126,3075另JfC-H翩翩甜2937,2903C-H伸寐动5UnMC-H雌;动-CH广SP05c=o的同C=OVSBJ1J61457,1447,1438JJ82J367册我i动牖环&9T1 "1277,1080旅伸毓用$01117C-N雌访S665-910方将灿外中瞧访瑚标< HC1三、质谱方法在波谱综合解析中应用质谱主要提供有关分子的分子量、元素组成，由裂解碎片推导结构单元等结构信息。有机化合物的分子在高真空中受到电子流轰击或强电场作用，分子会丢失一个外层电子，生成带正电荷的有机化合物的分子在高真空中受到电子流轰击或强电场作用，分子会丢失一个外层电子，生成带正电荷的分子离子，同时化学键也会发生某些规律性的断裂，生成各种特征质量的，同时化学键也会发生某些规律性的断裂，生成各种特征质量的碎片离子。这些带正荷的离子，由于质量不同，在静电场和磁场的综合作用下，按照质荷比(m/z)大小的顺序分离开来，收集和记录这些离子就得到。这些带正荷的离子，由于质量不同，在静电场和磁场的综合作用下，按照质荷比(m/z)大小的顺序分离开来，收集和记录这些离子就得到质谱图。质谱图上的可以提供一级结构信息。一张质谱图可提供有机物准确的相对分子质量、分子和一些碎片的元素组成等信息，从而推断出分子式和分子结构。质谱的另一个主要功能是在综合解析光谱后，验证所推测的未知物结构的正确性。质谱分析法具有以下特点：应用范围广，即可用于无机成分分析，也可用于有机结构分析，还可用于同位素分析；不受试样物态限制；灵敏度高，试样用量少；易于实现与色谱连用；信息直观，质谱图上的质荷比与离子的质量直接相关，质谱图的解析方便易行。王等⑸运用电喷雾质谱方法得出红色核桃仁种皮的盐酸乙醇提取物经负离

子模式扫描分析后获得m/z为301，481，633，783，785和951等分子离子峰，其对应的物质为鞣花酸、没食子酰基一鞣花酰基葡萄糖、二鞣花酰基葡萄糖等。MS2ions(m/z)MS3ions(m/z)纽分481301.275257,229糅花酰基前萄糖633301257,229没食r酰基-靴花酰基葡萄糖783301*481257,229二糅花酰基使荷糖785301.483,633257,229二没食*酝基-鞋花酸基葡萄糖951907783,605,889,481,301糅花酰基橡椀酰基葡葡精30】257,229糅花酸备注：字体加粗的碎片离于进行MS3检测.m/zinboldwassubjectedtoMS3analysisr*Jlf/z四、核磁共振谱方法在彼谱综合解析中应用皿acidinthenegativeioni四、核磁共振谱(NMR)经历了从60年代的连续波技术到70年代的付里叶变换以及超导核磁共振几个发展阶段。核磁共振在化学化工、生物化学以及医学领域中发挥着愈来愈重要的作用。核磁共振波谱是一种物理方法，它检测的是组成有机化合物分子的原子核的性质及其周围化学环境的相互作用。从核磁共振波谱得到的反映核性质的参数，以及周围化学环境对这些参数的影响规律，包含了极其详尽的有机化合物分子结构和分子间相互作用的信息，并构成了核磁共振结构解析和生物靶分子一配体相互作用研究的理论基础［们。核磁共振谱包括核磁共振氢谱和核磁共振碳谱。核磁共振碳谱在综合光谱解析中主要提供化合物中有关质子的信息：①质子的类型：质子所处的化学环境说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。②氢分布：有峰的强度(面积)可说明各种类型氢的相对数目。③核间关系:峰的数目标志分子中磁不等性质子的种类，共振信号的数目表明分子中不同类型质子的数量，注意是否存在信号的重叠。峰的裂分数说明相邻碳原子上质子数，偶合常数可确定化合物构型。核磁共振碳谱与氢普相似，主要提供化合物的碳骨架信息，对立体异构体比较敏感可。核磁共振氢谱解析时首先确认孤立甲基及类型，以孤立甲基的积分高度计算出氢分布。然后解析低场共振吸收峰(醛基氢、酚羟基氢、羧基氢等，因这些氢易辨认，根据化学位移，确定归属。最后解析谱图上的高级偶合部分，根据偶合常数、峰分裂情况及形状推测取代位置、结构异构、立体异构等二级结构信息。碳谱与氢谱之间关系：①氢谱不能测定不含氢的官能团，对于含碳较多的有机物，烷氢的化学环境类似，而无法区别。但碳谱可以给出各种含碳官能团的信息，几乎可分辨每一个碳核；②碳谱峰高与碳数目不成比例，定量性差。但氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例可以补充。核磁共振波谱法(NMR)可提供有机分子中氢和碳以及由它们构成的官能团、结构单元和它们彼此的连接方式和顺序的准确结构信息，堪称定性剖析中分子结构的“总装配师”。在NMR谱图中的每个峰都可找到而且必须找到确切的归属。对于一个拟定的分子结构，可以从理论上很好地预见其出现的谱峰位置、形状和强度等。五、院语， " -2 】 5'通过对四种波谱方法的详细解析，可根据对不同化合物的不同特征，选择相应的波谱方法进行鉴定与分析。要想确定某一化合物的结构，先要对各种波谱信息做细致、全面的观察分析，从不同侧面，由此及彼、由表及里、由浅入深，逐步地加以分析，经过分析和考察，掌握各方面特征，从而为逐步地认识化合物打基础。波谱解析的过程有时就是一个边分析边假设验证的过程，通过分析-综合-再分析-再综合的往复循环，逐步认识和鉴定化合物的结构。参考文献[1]代冬梅，贺玖明，刘超，孙瑞祥，张瑞萍，阿吉艾克拜尔•艾萨，再帕尔•阿不力孜采用核磁共振/液相色谱一质谱异相关谱方法开展药用植物草棉活性提取物中多组分的同步结构分析研究[J].分析化学，2011,39(6):781-787.⑵冯光炷，卢奎，李和平.紫外-可见光谱研究6-环糊精与6-胡萝卜素的包结作用[J].光谱学与光谱分析，2004,24(9):1099-1102.罗必新.用现代波谱方法分析鉴定有机化合物的结构[J].吉林师范大学学报，2007,2(5):63-70.余潜，罗光顺，陆涛.盐酸度洛西汀的波谱学研究[J].中国医药工业杂志，2008，39(12):921-925.王克建，郝艳宾，齐建勋，胡小松.红色核桃仁种皮提取物紫外一可见光谱和质谱分析[J].光谱学与光谱分析,2009,29(6):1668-1671.FadeevEA，SamMD，ClubbRT.