實用有機波譜的解析綜述

湖北科技學院課程論文學院：藥學院 年級：2013姓名：楊燕 學號：S2013010112課程論文題目：基于現(xiàn)代波譜方法對有機化合物結構的分析與鑒定課程名稱：《實用有機波譜解析》評閱成績：評閱意見：成績評定教師簽名：日期：年月日基于現(xiàn)代波譜方法對有機化合物結構的分析與鑒定學生：楊燕藥學院2013年級，學號s2013010112摘要：本文主要介紹UV、IR、MS和NMR四種波譜方法在波譜綜合解析中的特征，重點、方法及應用。并相關闡述波譜方法對有機化合物結構分析與鑒定的具體步驟及在藥物應用中的重要含義。關鍵詞：波譜方法綜合解析有機化合物結構有機化合物的鑒定，甚至藥物，以前基本上都是以化學反應為主要手段，但是化學實驗的信息量往往是非常有限的，不能得到明確的結論。近年來發(fā)展起來的波譜方法主要是以光為基礎，基于物質發(fā)射的電磁輻射或者物質與輻射相互作用后產生的輻射信號或發(fā)生的信號變化來測定物質的性質、含量和結構的一類儀器分析方法。在實際領域中，單單運用一種波譜檢測技術往往難以準確的測定化合物的結構與特征，需要多種波譜檢測技術聯(lián)合解析［1］。隨著光學、電子學、數(shù)學和計算機技術的發(fā)展，基于電磁輻射與物質相互作用而建立的分析方法越來越多地應用于有機化合物、無機化合物、天然藥物以及復合物的鑒定、分離與改善，在石油化工、高聚物（塑料、橡膠、合成纖維）、紡織、農藥、醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測、礦物甚至司法鑒定中具有重大的意義。本文主要綜述UV、IR、MS和NMR四種波譜方法在波譜綜合解析中的特征與運用，并引用相關實例加以分析與證明。一、紫外光譜方法在波譜綜合解析中應用紫外-可見吸收光譜是利用某些物質的分子吸收200-800nm光譜區(qū)的輻射來進行分析表征的方法。這種分子吸收光譜產生于價電子和分子軌道上的電子價電子和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷，廣泛用于無機和有機化合物的結構表征和定量分析。我們通常所說的紫外-可見光譜，實際上是指近紫外和可見光光區(qū)，這些吸收帶的位置和強度能夠提供有用的結構信息。由未知物的紫外吸收光譜上吸收峰的位置與強度，推測共軛情況（p-n、n-n）共軛、長與短共軛、官能團與母體共軛的情況）及未知物的類別（芳香族、不飽和脂肪族）。紫外-可見光譜一般是在相當稀的溶液（10-2?10-6mol）中測定的。溶質易溶，兩者不發(fā)生化學作用；具有適當?shù)姆悬c，在測量過程中溶劑的揮發(fā)不至于明顯影響樣品的濃度；

具有適當?shù)耐腹夥秶?，不影響樣品吸收曲線的測定；價廉易得，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二紅外光譜方法在波譜綜合解析中應用紅外光譜方法主要是通過測定分子中化學鍵的振動頻率來確定官能團，提供未知物具有哪些官能團，化合物的類別（芳香族、脂肪族、飽和和不飽和）等。紅外吸收光譜主要推測化合物類型及可能具有的官能團等。紅外光區(qū)可分三個區(qū)域：近紅外區(qū)（波長范圍0.7-2.5Mm）、中紅外區(qū)（波長范圍2.5-25pm）、遠紅外區(qū)（波長范圍25-1000Mm）。分子中原子振動的基頻譜帶在中紅外區(qū)。所謂基頻是分子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)的共振吸收頻率。此區(qū)適用于有機化合物的結構分析和定量分析。解析時應遵循“先特征（區(qū)）、后指紋（區(qū)）；先最強（峰）、后次強（峰）；先粗查、后細找；先否定、后肯定；解析一組相關峰”的順序與原則。紅外光譜具有測定方法簡便、迅速、所需試樣量少，得到的信息量大的優(yōu)點，而且儀器價格比核磁共振譜和質譜便宜，因此紅外光譜在結構分析中得到廣泛的應用⑶。紅外光譜主要用于有機和無機物的定性和定量分析，其應用領域十分廣泛。余潛等⑷討論了紅外特征吸收峰所對應的官能團的振動形式，進一步的驗證化合物是否是所需的鹽酸度洛西汀。譜圖表明其結構中含有-ch2-、-ch3、仲胺、芳醚、及芳香環(huán)的結構，與鹽酸度洛西汀結構特征相符。豪21的顧g板般早3357N-Hfm動m3164,3126,3075另JfC-H翩翩甜2937,2903C-H伸寐動5UnMC-H雌;動-CH廣SP05c=o的同C=OVSBJ1J61457,1447,1438JJ82J367冊我i動牖環(huán)&9T1 "1277,1080旅伸毓用$01117C-N雌訪S665-910方將燦外中瞧訪瑚標< HC1三、質譜方法在波譜綜合解析中應用質譜主要提供有關分子的分子量、元素組成，由裂解碎片推導結構單元等結構信息。有機化合物的分子在高真空中受到電子流轟擊或強電場作用，分子會丟失一個外層電子，生成帶正電荷的有機化合物的分子在高真空中受到電子流轟擊或強電場作用，分子會丟失一個外層電子，生成帶正電荷的分子離子，同時化學鍵也會發(fā)生某些規(guī)律性的斷裂，生成各種特征質量的，同時化學鍵也會發(fā)生某些規(guī)律性的斷裂，生成各種特征質量的碎片離子。這些帶正荷的離子，由于質量不同，在靜電場和磁場的綜合作用下，按照質荷比(m/z)大小的順序分離開來，收集和記錄這些離子就得到。這些帶正荷的離子，由于質量不同，在靜電場和磁場的綜合作用下，按照質荷比(m/z)大小的順序分離開來，收集和記錄這些離子就得到質譜圖。質譜圖上的可以提供一級結構信息。一張質譜圖可提供有機物準確的相對分子質量、分子和一些碎片的元素組成等信息，從而推斷出分子式和分子結構。質譜的另一個主要功能是在綜合解析光譜后，驗證所推測的未知物結構的正確性。質譜分析法具有以下特點：應用范圍廣，即可用于無機成分分析，也可用于有機結構分析，還可用于同位素分析；不受試樣物態(tài)限制；靈敏度高，試樣用量少；易于實現(xiàn)與色譜連用；信息直觀，質譜圖上的質荷比與離子的質量直接相關，質譜圖的解析方便易行。王等⑸運用電噴霧質譜方法得出紅色核桃仁種皮的鹽酸乙醇提取物經負離

子模式掃描分析后獲得m/z為301，481，633，783，785和951等分子離子峰，其對應的物質為鞣花酸、沒食子?；击坊；咸烟?、二鞣花酰基葡萄糖等。MS2ions(m/z)MS3ions(m/z)紐分481301.275257,229糅花酰基前萄糖633301257,229沒食r?；?靴花?；咸烟?83301*481257,229二糅花?；购商?85301.483,633257,229二沒食*醞基-鞋花酸基葡萄糖951907783,605,889,481,301糅花?；饤吊；掀暇?0】257,229糅花酸備注：字體加粗的碎片離于進行MS3檢測.m/zinboldwassubjectedtoMS3analysisr*Jlf/z四、核磁共振譜方法在彼譜綜合解析中應用皿acidinthenegativeioni四、核磁共振譜(NMR)經歷了從60年代的連續(xù)波技術到70年代的付里葉變換以及超導核磁共振幾個發(fā)展階段。核磁共振在化學化工、生物化學以及醫(yī)學領域中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。核磁共振波譜是一種物理方法，它檢測的是組成有機化合物分子的原子核的性質及其周圍化學環(huán)境的相互作用。從核磁共振波譜得到的反映核性質的參數(shù)，以及周圍化學環(huán)境對這些參數(shù)的影響規(guī)律，包含了極其詳盡的有機化合物分子結構和分子間相互作用的信息，并構成了核磁共振結構解析和生物靶分子一配體相互作用研究的理論基礎［們。核磁共振譜包括核磁共振氫譜和核磁共振碳譜。核磁共振碳譜在綜合光譜解析中主要提供化合物中有關質子的信息：①質子的類型：質子所處的化學環(huán)境說明化合物具有哪些種類的含氫官能團。②氫分布：有峰的強度(面積)可說明各種類型氫的相對數(shù)目。③核間關系:峰的數(shù)目標志分子中磁不等性質子的種類，共振信號的數(shù)目表明分子中不同類型質子的數(shù)量，注意是否存在信號的重疊。峰的裂分數(shù)說明相鄰碳原子上質子數(shù)，偶合常數(shù)可確定化合物構型。核磁共振碳譜與氫普相似，主要提供化合物的碳骨架信息，對立體異構體比較敏感可。核磁共振氫譜解析時首先確認孤立甲基及類型，以孤立甲基的積分高度計算出氫分布。然后解析低場共振吸收峰(醛基氫、酚羥基氫、羧基氫等，因這些氫易辨認，根據(jù)化學位移，確定歸屬。最后解析譜圖上的高級偶合部分，根據(jù)偶合常數(shù)、峰分裂情況及形狀推測取代位置、結構異構、立體異構等二級結構信息。碳譜與氫譜之間關系：①氫譜不能測定不含氫的官能團，對于含碳較多的有機物，烷氫的化學環(huán)境類似，而無法區(qū)別。但碳譜可以給出各種含碳官能團的信息，幾乎可分辨每一個碳核；②碳譜峰高與碳數(shù)目不成比例，定量性差。但氫譜峰面積的積分高度與氫數(shù)成比例可以補充。核磁共振波譜法(NMR)可提供有機分子中氫和碳以及由它們構成的官能團、結構單元和它們彼此的連接方式和順序的準確結構信息，堪稱定性剖析中分子結構的“總裝配師”。在NMR譜圖中的每個峰都可找到而且必須找到確切的歸屬。對于一個擬定的分子結構，可以從理論上很好地預見其出現(xiàn)的譜峰位置、形狀和強度等。五、院語， " -2 】 5'通過對四種波譜方法的詳細解析，可根據(jù)對不同化合物的不同特征，選擇相應的波譜方法進行鑒定與分析。要想確定某一化合物的結構，先要對各種波譜信息做細致、全面的觀察分析，從不同側面，由此及彼、由表及里、由淺入深，逐步地加以分析，經過分析和考察，掌握各方面特征，從而為逐步地認識化合物打基礎。波譜解析的過程有時就是一個邊分析邊假設驗證的過程，通過分析-綜合-再分析-再綜合的往復循環(huán)，逐步認識和鑒定化合物的結構。參考文獻[1]代冬梅，賀玖明，劉超，孫瑞祥，張瑞萍，阿吉艾克拜爾?艾薩，再帕爾?阿不力孜采用核磁共振/液相色譜一質譜異相關譜方法開展藥用植物草棉活性提取物中多組分的同步結構分析研究[J].分析化學，2011,39(6):781-787.⑵馮光炷，盧奎，李和平.紫外-可見光譜研究6-環(huán)糊精與6-胡蘿卜素的包結作用[J].光譜學與光譜分析，2004,24(9):1099-1102.羅必新.用現(xiàn)代波譜方法分析鑒定有機化合物的結構[J].吉林師范大學學報，2007,2(5):63-70.余潛，羅光順，陸濤.鹽酸度洛西汀的波譜學研究[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2008，39(12):921-925.王克建，郝艷賓，齊建勛，胡小松.紅色核桃仁種皮提取物紫外一可見光譜和質譜分析[J].光譜學與光譜分析,2009,29(6):1668-1671.FadeevEA，SamMD，ClubbRT.