天然藥物化學(xué)的結(jié)構(gòu)解析-研究生.ppt

1、天然藥物的結(jié)構(gòu)解析,前 言： 天然藥物單體化合物的結(jié)構(gòu)表征(即測定) 從分子水平認識物質(zhì)的基本手段，是天然藥物化學(xué)的重要組成部分。過去，主要依靠化學(xué)方法進行各類型有機化合物的結(jié)構(gòu)測定, 其缺點是：費時、費力、費錢，需要的樣品量大。例如：鴉片中嗎啡堿結(jié)構(gòu)的測定，從1805年開始研究，直至1952年才完全闡明，歷時147年。,而現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)測定，則采用現(xiàn)代儀器分析法，其優(yōu)點是：省時、省力、省錢、快速、準確，樣品消耗量是微克級的，甚至更少。它不僅可以研究分子的結(jié)構(gòu)，而且還能探索到分子間各種集聚態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型和構(gòu)象的狀況，對人類所面臨的生命科學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展，是極其重要的。,Palytoxin,結(jié)構(gòu)研究

2、的主要程序,U=IV-I/2+III/2+1,初步推斷化合物類型,測定分子式，計算不飽和度,確定官能團或結(jié)構(gòu)片斷或基本骨架,推斷并確定分子平面結(jié)構(gòu),推斷并確定分子的主體結(jié)構(gòu),元素定量分析配合分子量測定 同位素豐度比法 HR-MS,UV、IR、MS、NMR,文獻,CD、ORD、NOE、2D-NMR、X-ray,核磁共振儀,核磁共振譜,一、基本原理,1. 原子核的自旋 核象電子一樣，也有自旋現(xiàn)象，從而有自旋角動量。,核的自旋角動量()是量子化的，不能任意取值， 可用自旋量子數(shù)(I)來描述。,I0、1/2、1,I = 0， =0， 無自旋，不能產(chǎn)生自旋角動量，不會 產(chǎn)生共振信號。, 只有當I O時，

3、才能發(fā)生共振吸收，產(chǎn)生共振 信號。,I 的取值可用下面關(guān)系判斷：,質(zhì)量數(shù)（A） 原子序數(shù)（Z） 自旋量子數(shù)（I）,奇 數(shù) 奇數(shù)或偶數(shù) 半整數(shù) n + 1/2。n = 0,1,2,奇 數(shù) 整 數(shù),偶 數(shù),偶 數(shù) 0,例如：,常見的NMR譜有：1H 13C 15N 19F,取向數(shù) = 2 I + 1 （在沒有外電場時，自旋核的取向是任意的）。,1. 化學(xué)位移的由來 屏蔽效應(yīng) 化學(xué)位移是由核外電子的屏蔽效應(yīng)引起的。,二、化學(xué)位移 定義：在照射頻率確定時，同種核因在分子中的化學(xué)環(huán)境不同而在不同共振磁場強度下顯示吸收峰的現(xiàn)象稱為化學(xué)位移。因此一個質(zhì)子的化學(xué)位移是由其周圍的電子環(huán)境決定的。,H核在分子中不

4、是完全裸露的，而是被價電子所包圍的。因此，在外加磁場作用下，由于核外電子在垂直于外加磁場的平面繞核旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生與外加磁場方向相反的感生磁場H。這樣，H核的實際感受到的磁場強度為：,若質(zhì)子的共振磁場強度只與(磁旋比)、電磁波照射頻率v有關(guān)，那么，試樣中符合共振條件的1H都發(fā)生共振，就只產(chǎn)生一個單峰,這對測定化合物的結(jié)構(gòu)是毫無意義的。實驗證明：在相同的頻率照射下，化學(xué)環(huán)境不同的質(zhì)子將在不同的磁場強度處出現(xiàn)吸收峰。,式中：為屏蔽常數(shù),核外電子對H核產(chǎn)生的這種作用，稱為屏蔽效應(yīng)(又稱抗磁屏蔽效應(yīng))。,顯然，核外電子云密度越大，屏蔽效應(yīng)越強，要發(fā) 生共振吸收就勢必增加外加磁場強度，共振信號將移向高場區(qū)

5、；反之，共振信號將移向低場區(qū)。,因此，H核磁共振的條件是：,2. 化學(xué)位移的表示方法,化學(xué)位移的差別約為百萬分之十，精確測量十分困難，現(xiàn)采用相對數(shù)值。以四甲基硅（TMS）為標準物質(zhì)，規(guī)定：它的化學(xué)位移為零，然后，根據(jù)其它吸收峰與零點的相對距離來確定它們的化學(xué)位移值。,零點,-1,-2,-3,1,2,3,4,5,6,6,7,8,9,化學(xué)位移用表示，以前也用表示， 與的關(guān)系為： = 10 - ,TMS,低場,高場,核磁共振氫譜圖示,為什么選用TMS(四甲基硅烷)作為標準物質(zhì)? (1)屏蔽效應(yīng)強，共振信號在高場區(qū)(值規(guī)定為0)，絕大多數(shù)吸收峰均出現(xiàn)在它的左邊。 (2)結(jié)構(gòu)對稱，是一個單峰。 (3)容

6、易回收(b.p低)，與樣品不反應(yīng)、不締合。,三、影響化學(xué)位移的因素 凡影響電子云密度的因素都將影響化學(xué)位移。其中,影響最大的是：誘導(dǎo)效應(yīng)和各向異性效應(yīng)。,(1)電負性的影響：,元素的電負性，通過誘導(dǎo)效應(yīng)，使H核的核外電子 云密度，屏蔽效應(yīng)，共振信號低場。例如：,(2)磁各向異性效應(yīng)：因化學(xué)鍵的鍵型不同，導(dǎo)致與其相連的氫核的化學(xué)位移不同。,A.雙鍵碳上的質(zhì)子,烯烴雙鍵碳上的質(zhì)子位于鍵環(huán)流電子產(chǎn)生的感生 磁場與外加磁場方向一致的區(qū)域（稱為去屏蔽區(qū)），去 屏蔽效應(yīng)的結(jié)果，使烯烴雙鍵碳上的質(zhì)子的共振信號移,向稍低的磁場區(qū)，其 = 4.55.7。,同理，羰基碳上的H質(zhì)子與烯烴雙鍵碳上的H質(zhì)子相似，也是處

7、于去屏蔽區(qū)，存在去屏蔽效應(yīng)，但因氧原子電負性的影響較大，所以，羰基碳上的H質(zhì)子的共振信號出現(xiàn)在更低的磁場區(qū)，其=9.410。,B.三鍵碳上的質(zhì)子：,碳碳三鍵是直線構(gòu)型， 電子云圍繞碳碳鍵呈筒型分 布，形成環(huán)電流，它所產(chǎn)生的 感應(yīng)磁場與外加磁場方向相反， 故三鍵上的H質(zhì)子處于屏蔽區(qū)， 屏蔽效應(yīng)較強，使三鍵上H質(zhì) 子的共振信號移向較高的磁場 區(qū)，其= 23。,3.55 3.75 1.77 2.31,濃度對值的影響,(CH3CH2OH/CCl4: a, 10%; b, 5%; c, 0.5%),Ha = 0.76ppm, Hb = 1.15ppm,共軛效應(yīng),小結(jié)：,特征質(zhì)子的化學(xué)位移值,1,0,2,

8、3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,C3CH C2CH2 C-CH3 環(huán)烷烴,0.21.5,CH2Ar CH2NR2 CH2S CCH CH2C=O CH2=CH-CH3,1.73,CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO2,24.7,0.5(1)5.5,68.5,10.512,CHCl3 (7.27),4.65.9,910,OH NH2 NH,CR2=CH-R,RCOOH,RCHO,常用溶劑的質(zhì)子的化學(xué)位移值,D,四、決定質(zhì)子數(shù)目的方法,吸收峰的峰面積，可用自動積分儀對峰面積進行自 動積分，畫出一個階梯式的積分曲線。,峰面積的大小與質(zhì)子數(shù)目成正比。,峰

9、面積高度之比 = 質(zhì)子個數(shù)之比。,五、共振吸收峰（信號）的數(shù)目 一個化合物究竟有幾組吸收峰，取決于分子中H核 的化學(xué)環(huán)境。,有幾種不同類型的H核，就有幾組吸收峰。,例如：,低分辨率譜圖,化學(xué)等價,分子中若有一組核，其化學(xué)位移嚴格相等，則這組核稱為彼此化學(xué)等價的核。例如CH3CH2Cl中的甲基三個質(zhì)子，它們的化學(xué)位移相等，為化學(xué)等價質(zhì)子，同樣亞甲基的二個質(zhì)子也是化學(xué)等價的質(zhì)子。,例1：CH3-O-CH3 一組NMR 信號 例2：CH3-CH2-Br 二組NMR信號例3：(CH3)2CHCH(CH3)2 二組NMR 信號 例4：CH3-CH2COO-CH3 三組NMR 信號,處于相同化學(xué)環(huán)境的原子

10、 化學(xué)等價原子 化學(xué)等價的質(zhì)子其化學(xué)位移相同，僅出現(xiàn)一組NMR 信號。 化學(xué)不等價的質(zhì)子在 NMR 譜中出現(xiàn)不同的信號組。,化學(xué)等價質(zhì)子與化學(xué)不等價質(zhì)子的判斷,- 可通過對稱操作(對稱軸Cn，對稱平面，對稱中心)或快速機制（如構(gòu)象轉(zhuǎn)換）互換的質(zhì)子是化學(xué)等價的。 - 不可通過對稱操作或快速機制（構(gòu)象轉(zhuǎn)換）互換的質(zhì)子是化學(xué)不等價的。 - 與一個手性碳原子相連的 CH2 上的兩個質(zhì)子是化學(xué)不等價的。,化學(xué)等價質(zhì)子與化學(xué)不等價質(zhì)子的判斷,六、自旋偶合與自旋裂分 。,產(chǎn)生的原因：,相鄰的磁不等 性H核自旋相互作 用（即干擾）的結(jié) 果。這種原子核之,間的相互作用，叫做自旋偶合。由自旋偶合引起的譜線 增多的

11、現(xiàn)象，叫做自旋裂分。,偶合表示核的相互作用，裂分表示譜線增多的現(xiàn)象。,現(xiàn)以CH3CH2I為例，討論自旋偶合與自旋裂分作用：,自旋偶合與自旋裂分規(guī)律,1H在磁場中有兩種自旋取向 表示氫核與磁場方向一致. 表示氫核與磁場方向相反. 乙基中-CH2的氫可以與磁場方向相同,也可與磁場方向相反.兩個氫自旋組合共有四種(、）,產(chǎn)生三種局部磁場。,亞甲基所產(chǎn)生的三種局部磁場，影響鄰近甲基上的質(zhì)子所受到的磁場作用。 和兩種狀態(tài)產(chǎn)生的磁場恰好相互抵消，不影響甲基的質(zhì)子共振峰。 狀態(tài)磁矩與外磁場一致，相當于-CH3上H處于去屏蔽區(qū)，發(fā)生共振時所需磁場比小，出現(xiàn)在較低場。 狀態(tài)磁矩與外磁場相反，相當于-CH3上H處

12、于屏蔽區(qū)，發(fā)生共振時所需磁場比大，出現(xiàn)在較高場。,因此，-CH2的兩個1H產(chǎn)生的三種不同的局部磁場，使鄰近的甲基質(zhì)子分裂為三重峰。 由于上述四種自旋組合概率相同。因此，三重峰相對面積比為：1:2:1。 同理，甲基上三 個氫產(chǎn)生四種不同的 局部磁場，反過來使 鄰近亞甲基峰分裂為 四重峰，根據(jù)概率關(guān) 系，可知其面積比近 僅為1:3:3:1。(如圖),峰的數(shù)目 = n + 1 n：為相鄰H核的數(shù)目,當某組質(zhì)子有n個相鄰的化學(xué)等價質(zhì)子時，這組質(zhì)子的吸收峰將裂分成n +1重峰。n數(shù) 二項式展開式系數(shù) 峰形0 1 單峰 s 1 1 1 二重峰 d2 1 2 1 三重峰 t3 1 3 3 1 四重峰 q4

13、1 4 6 4 1 五重峰 m 5 1 5 10 10 5 1 六重峰 嚴格的一級譜才符合上述公式 vJ,七、偶合常數(shù),每組吸收峰內(nèi)各峰之間的距離，稱為偶合常數(shù)，以Jab表示。下標ab表示相互偶合的磁不等性H核的種類。,偶合常數(shù)的單位用Hz表示。偶合常數(shù)的大小與外加磁場強度、使用儀器的頻率無關(guān)。,值得注意的是：,自旋偶合與相互作用的兩個H核的相對位置有關(guān)，,當相隔單鍵數(shù)3時，可以發(fā)生自旋偶合，相隔三個以上單鍵，J 值趨于0，即不發(fā)生偶合。,磁等性H核之間不發(fā)生自旋裂分。如CH3CH3只有一個單峰。,氫裂分的表示、耦合常數(shù)的計算,單峰（s） CH3Cl CH3OCH3 雙峰 （d） CH3CHC

14、l2 三重峰（t） CH3CH2OH 四重峰（q) CH3CH2OH,dd峰 Cl2CHCH2CH=O dt峰 Cl2CHCH2CH2 其他：dq，ddd，dddd等,d峰：(6.2505-6.2295)*400=8.4 Hz,Cl2CHCH2CH=O,同碳質(zhì)子的偶合常數(shù)（2J，J同） 以2J或J同表示，2J一般值較大 （大于10），但雙鍵耦合常數(shù)只有02 Hz。 影響2J的因素主要有：取代基電負性會使2J的絕對值。對于脂環(huán)化合物，環(huán)上同碳質(zhì)子的2J值會隨鍵角的增加而減小。,鄰碳質(zhì)子的偶合常數(shù)（3J, J鄰）,3J 的大小與二面角、取代基電負性、鍵長、鍵角等因素有關(guān)。,3J與二面角的關(guān)系,3J

15、與二面角的關(guān)系： JaaJaeJee 若鄰碳二氫皆處于直立鍵位置，則其對應(yīng)的二面角約為180，JaaJ180；若鄰碳二氫分別處于直立鍵和平伏鍵位置，則其對應(yīng)的二面角約為60，若鄰碳二氫皆處于平伏鍵位置，則其對應(yīng)的二面角約為60，JaeJeeJ60,飽和型鄰位偶合常數(shù),在飽和化合物中，通過三個單鍵（H-C-C-H）的偶合叫飽和型鄰位偶合。開鏈脂肪族化合物由于鍵自由旋轉(zhuǎn)的平均化，使3J數(shù)值約為7Hz。,烯型鄰位偶合常數(shù),烯氫的鄰位偶合是通過二個單鍵和一個雙鍵（H-C=C-H）發(fā)生作用的。由于雙鍵的存在，反式結(jié)構(gòu)的雙面夾角約為180o，順式結(jié)構(gòu)的雙面夾角為0o，因此J反大于J順.,反式烯鍵氫原子J=

16、1220(16) 順式烯鍵氫原子J=812(10),芳氫的偶合常數(shù),芳環(huán)氫的偶合可分為鄰(3J, J鄰)、間(4J, J間) 、對(5J, J對)位三種偶合，偶合常數(shù)都為正值， 鄰位偶合常數(shù)比較大，一般為6.09.4 Hz(三鍵)， 間位為0.83.1Hz（四鍵）， 對位小于0.59Hz（五鍵）。 一般情況下，對位偶合不易表現(xiàn)出來。苯環(huán)氫被取代后，特別是強拉電子或強推電子基團的取代，使苯環(huán)電子云分布發(fā)生變化，表現(xiàn)出J鄰、J間和J對的偶合，使苯環(huán)質(zhì)子吸收峰變成復(fù)雜的多重峰。,遠程偶合,超過三個鍵的偶合稱為遠程偶合(long-range coupling)，如芳烴的間位偶合和對位偶合都屬于遠程偶合

17、。遠程偶合的偶合常數(shù)都比較小，一般在03Hz之間。常見的遠程偶合有下列幾種情況： (1)丙烯型偶合 (2)高丙烯偶合 (3)累積不飽和體系,(4) W（M）型偶合,6 自旋系統(tǒng)及圖譜分類,6.1 核的等價性質(zhì) 6.2 自旋系統(tǒng)的分類 6.3 圖譜的分類 6.4 幾種常見的自旋系統(tǒng),6.1 核的等價性質(zhì) 化學(xué)等價：化學(xué)位移嚴格相等的核稱為化學(xué)等價核， 化學(xué)位移相同的原子核。 磁等價：一組核對組外任何核表現(xiàn)出相同大小的偶合 作用，即只表現(xiàn)出一個偶合常數(shù)，這組核稱為磁等價核。 磁全同：既化學(xué)等價又磁等價的原子核，稱為磁全同核 。,磁不等價的情況,1. 單鍵帶有雙鍵性時會產(chǎn)生磁不等價質(zhì)子， R-CO-

18、N(CH2CH3)2, 2個CH2 會出現(xiàn)2組四重峰， 2個CH3會出現(xiàn)復(fù)雜的多重峰（ 2組三重峰的重疊） 2. 雙鍵同碳質(zhì)子具有磁不等價性 H2C=CHR 3. 單鍵不能自由旋轉(zhuǎn)時，也會產(chǎn)生磁不等價質(zhì)子，BrCH2CH(CH3)2 有三種構(gòu)象，室溫下C-C快速旋轉(zhuǎn)，CH2上2個質(zhì)子是等價的，但在低溫下C-C不能快速旋轉(zhuǎn)， CH2上2個質(zhì)子所處的環(huán)境有差別而成為不等價質(zhì)子。,4. 與不對稱碳相連的CH2, 2個質(zhì)子是磁不等價的 5. 固定在環(huán)上的CH2, 2個質(zhì)子是磁不等價，甾體環(huán)，三萜環(huán)等。 6. 苯環(huán)上化學(xué)環(huán)境相同的質(zhì)子可能磁不等價,6.2自旋系統(tǒng)的分類,自旋系統(tǒng)的定義 通過自旋-自旋偶合

19、聯(lián)系起來的若干組磁性等同核，構(gòu)成一個自旋系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部的核互相偶合，但不和系統(tǒng)外的任何核相互作用。系統(tǒng)與系統(tǒng)之間是隔離的.,自旋系統(tǒng)的命名,分子中兩組相互干擾的核，它們之間的共振頻率差小于或近似于偶合常數(shù) J 時，則這些共振頻率近似的核分別以A、B、C字母表示。若其中某種類的磁全同的核有幾個，則在核字母的右下方用阿拉伯字母寫上標記，如Cl-CH2-CH2-COOH中間二個CH2構(gòu)成A2B2系統(tǒng)。 分子中兩組互相干擾的核，它們的共振頻率差遠大于它們之間的偶合常數(shù)（ J），則其中一組用A、B、C表示，另一組用X、Y、Z表示。 共振頻率差不很大時，用A、M字母表示。 若核組內(nèi)的核為磁不等價時，則用A

20、、A、B、B加以區(qū)別。,圖譜的分類,核磁共振圖譜可分為一級譜圖和二級圖譜，或稱為初級圖譜和高級圖譜。,一級圖譜： 條件： / J 10 特點： 1。磁全同質(zhì)子之間，雖然 J0，但對圖譜不發(fā)生影響 Cl-CH2CH2Cl 只表現(xiàn)出一個峰 2。裂分后峰的數(shù)目,符合n+1規(guī)律（對于I=1/2的核) 3。 多重峰的中心即為化學(xué)位移值 4。 峰型大體左右對稱，各峰間距離等于偶合常數(shù)J 5。 各裂分峰 的強度比符合(a+b)n展開式各項系數(shù)比,一級自旋-自旋裂分規(guī)則,當I=1/2時，自旋裂分峰數(shù)目服從n+1規(guī)則。 1. n+1規(guī)則：當某基團上的氫有n個相鄰的氫時，它將顯示n+1個峰，各峰的高度比基本為二項

21、式的各項系數(shù)比,若這些相鄰的氫處在不同的環(huán)境中時，（如一種環(huán)境中氫n個，另一種環(huán)境中氫n個），則裂分峰將顯示（n+1）（n+1）個峰。則應(yīng)考慮偶合常數(shù)的大小。 對如下結(jié)構(gòu)：,以Hd為觀察核： 1） Jad=Jbd=Jcd，則Nd=（na+nb+nc）+1。 2） JadJbdJcd 則Hd核共振峰的數(shù)目為：Nd=（na+1）(nb+1) (nc+1) 3） JadJbdJcd，從外表上看：Nd=（na+nb+nc）+1。,二級圖譜,不符合一級圖譜條件的圖譜極為二級譜 一級圖譜的所有特征，二級譜都不具備 二級譜的譜圖復(fù)雜，難以解析 由于與測定條件有關(guān)，而J值與測定條件無關(guān)，在不同條件下得到的譜圖

22、往往成不同的裂分系統(tǒng)： CH2=CHCN 中的三個質(zhì)子： 在 60Hz 的儀器測定時 表現(xiàn)為ABC系統(tǒng) 100Hz的儀器測定時 表現(xiàn)為ABX系統(tǒng) 220Hz的儀器測定時 表現(xiàn)為AMX系統(tǒng),高級譜，采用一些實驗手段簡化成一級圖譜。 1、加大磁場強度 J不隨外磁場變化而改變的，但差值卻隨B0改變而改變。 因此，加大外磁場強度，增大,/J增大,直到/J10可獲得一級圖譜。,CH3CH2OH B0 = 1.4TG, =（CH2） （CH3） = 148 73.2 = 74.7Hz B0 = 2.3TG, =(CH2) (CH3） = 247 122 = 125Hz,2、雙照射去偶法（稱共振法） （1）

23、雙照射去偶法（具有雙照射去偶器）,去偶原因： 輔助振蕩器對Hb強烈照射時,使高能態(tài)Hb核飽和,不再產(chǎn)生凈吸收,Hb峰消失,Ha只剩下一個單峰。 該法不僅可簡化圖譜,且可確立哪些核與去偶質(zhì)子有偶合關(guān)系。,照射 Hb,核奧佛好塞效應(yīng)（簡稱NOE）分子內(nèi)存在空間位置上相互靠近的兩個質(zhì)子 Ha和 Hb 時，用雙照射法照射其中一個質(zhì)子Hb 使之飽和，則另一個靠近的質(zhì)子Ha 共振信號就會上升，這種現(xiàn)象NOE.,產(chǎn)生原因：兩個質(zhì)子空間位置十分靠近，相互弛豫較強，當 Hb 受到照射達到飽和時，它把能量轉(zhuǎn)移給 Ha ，于是Ha 能量吸收增加，共振吸收峰面積增大。 NOE效應(yīng)大小與質(zhì)子間距離的六次方成反比，當質(zhì)子

24、間距0.3nm以上時，觀察不到。 確定化合物構(gòu)型的基礎(chǔ),3、位移試劑 位移試劑：指在不增加外磁場強度的情況下，使試樣質(zhì)子的信號發(fā)生位移的試劑。,常用：Eu（DPM）3 三（2,2,6,6四甲基）庚二酮3,5銪 加入試樣中，絡(luò)合物中心Eu3+可能再與含有孤對電子的原子(-NH2、-OH等)配位。Eu3+有強烈的吸電子性，與孤對電子配位后使相鄰近的質(zhì)子去屏蔽，因而使之向低場移動。 離配位鍵越近的質(zhì)子改變越大，這樣，原來重疊共振信號，便可能展開，利于解析,6.4 幾種常見的自旋系統(tǒng),AB系統(tǒng)： ABX系統(tǒng)： AMX系統(tǒng) AB2系統(tǒng)： A2B2系統(tǒng)： AABB系統(tǒng)：,AB系統(tǒng)：環(huán)上孤立的CH2, 二取

25、代乙烯,四取代苯等.,ABX系統(tǒng)：,AMX系統(tǒng),AB2系統(tǒng):苯環(huán)對稱三取代,吡啶環(huán)對稱二取代等,AABB系統(tǒng)：苯環(huán)的對稱二取代(不同基團的對位取代,相同基團的鄰位取代),一張譜圖可以向我們提供關(guān)于有機分子結(jié)構(gòu)的如下信息 1. 由吸收峰的組數(shù)，可以判斷有幾種不同類型的H核； 2. 由峰的強度（峰面積或積分曲線高度），可以判斷各類H的相對數(shù)目； 3.由峰的裂分數(shù)目，可以判斷相鄰H核的數(shù)目； 4. 由峰的化學(xué)位移（值），可以判斷各類型H所處的化學(xué)環(huán)境； 5. 由裂分峰的外形或偶合常數(shù)，可以判斷哪種類型H是相鄰的。,4.2 氫譜 1H化學(xué)位移 170 耦合常數(shù) Karplus-Conroy方程： 3J

26、HHacos2-0.28 （90，a=8.5；90，a=9.5） 重氫（氘）交換 RXHD2ORXDHDO 重氫（氘）交換是確定XH（XH，其中X為O，N，S）官能團存在的有力證據(jù),2.分子式為C3H60的某化合物的核磁共振譜如下，試 確定其結(jié)構(gòu)。,譜圖上只有一個單峰，說明分子中所有氫核的化學(xué) 環(huán)境完全相同。,3. 某化合物的分子式為C3H7Cl，其NMR譜圖如下圖所示：,試推斷該化合物的結(jié)構(gòu)。,解：,由分子式可知，該化合物是一個飽和化合物；,由譜圖可知：,(1) 有三組吸收峰，說明有三種不同類型的 H 核；,(2) 該化合物有七個氫，有積分曲線的階高可知a、b c各組吸收峰的質(zhì)子數(shù)分別為3、

27、2、2；,(3) 由化學(xué)位移值可知：Ha 的共振信號在高場區(qū)，其 屏蔽效應(yīng)最大，該氫核離Cl原子最遠；而 Hc 的屏蔽效應(yīng) 最小，該氫核離Cl原子最近。,結(jié)論：該化合物的結(jié)構(gòu)應(yīng)為：,4,C3H6O2 IR 3000cm-1 1700cm-1 =1 NMR 11.3 (單峰 1H) 2.3 (四重峰 2H) 1.2 (三重峰 3H) CH3CH2COOH,5,C7H8O IR 3300，3010，1500，1600，730，690cm-1 =4 NMR 7.2 (多重峰 5H) 4.5 (單峰 2H) 3.7 (寬峰 1H) C6H5-CH2-OH,13C NMR,化學(xué)位移 0300 酮羰基C出

28、現(xiàn)在190220，氰基：110120，異氰基：135150，氰酸酯：105120，異氰酸酯：120135，硫氰酸酯：110120，異硫氰酸酯：125140。醚類甲氧基一般出現(xiàn)在5562，酯類甲氧基出現(xiàn)在52附近，N-甲基出現(xiàn)在3045，S-甲基一般出現(xiàn)在25，,優(yōu)點：由于化學(xué)位移信號出現(xiàn)的值域?qū)?，使圖譜顯的比較清晰，這樣對結(jié)構(gòu)解析有幫助。 缺點：由于13C天然豐度很低（1）使測定需要比較多的量，一般需要10mg以上，對于分子量比較大如三萜皂苷，需要30mg。,DEPT：用以判斷碳的類型，可以指導(dǎo)化合物中季碳、伯碳、仲碳、叔碳的數(shù)目。 1350: 季碳不出現(xiàn)，CH2出倒峰；CH和 CH3出正峰。

29、 900：只出現(xiàn)CH 450：出現(xiàn)CH和CH3,青蒿素,1H NMR,13C NMR,Dept,二維核磁： H,H-COSY是一種最簡單的二維NMR實驗，它關(guān)聯(lián)分子中偶合質(zhì)子的化學(xué)位移。在此二維譜中，二個頻率軸都以質(zhì)子的化學(xué)位移作圖，因此譜圖是方形對稱的。其一維1H NMR譜的投影出現(xiàn)于對角線上（稱對角峰或?qū)切盘枺?。對角線以外信號稱交叉峰或相關(guān)信號，它們處于1H-1D-NMR信號的水平和垂直連線的交叉點上，表明對應(yīng)的二個質(zhì)子間相互自旋耦合。因此，H,H-COSY譜圖揭示的是質(zhì)子與質(zhì)子間的自旋偶合關(guān)系?？焖俅_定分子中質(zhì)子與質(zhì)子間通過化學(xué)鍵的偶合關(guān)系，包括質(zhì)子間孿生（2JHH）、鄰位（3JHH）

30、或遠程如烯丙位和W型（4JHH）的偶合。,1H-1H COSY,HMQC 在二維C,H相關(guān)譜圖中13C化學(xué)位移出現(xiàn)在X軸，1H化學(xué)位移出現(xiàn)在Y軸，交叉峰出現(xiàn)在相應(yīng)的13C和1H信號的垂直和水平連線的交叉點上。提示相應(yīng)的1H和13C核是通過1JCH相互關(guān)聯(lián)的。它能夠提供C，H之間通過鍵的直接連接（1JCH），清楚地告說你在一個C原子上連接幾個H原子，提供了C共振信號的多重度的信息。同時揭示出哪個H原子連接在哪個C原子上，為把質(zhì)子與質(zhì)子間的偶合相關(guān)信息轉(zhuǎn)變成為C原子與C原子的連接提供了基礎(chǔ)。,HMQC,HMBC 對應(yīng)于季碳原子化學(xué)位移的交叉峰提示出與該季碳原子相連接的分子部分構(gòu)造的信息，如下式所示

31、： C1HC2*C3H 其中C*為季碳原子，如果H1顯示與C2*和C3的交叉峰或H3顯示與C1和C2*的交叉峰，可以藉此把C1，C2*和C3三個C原子依次連接起來。不僅如此， HMBC實驗還為把雜原子X（XO，S，N等）接入分子骨架提供了依據(jù)，如下式所示： C1HXC2H,H M B C,絕對構(gòu)型：可以確定每個手性中心的構(gòu)型如R或S。 相對構(gòu)型：通常用和表示，平面上方用 ，下方用。 NOESY只能確定化合物的相對構(gòu)型，要確定決定構(gòu)型可用CD法、X單晶衍射，或化學(xué)法。,NOESY,在環(huán)A中，H3與H7之間有NOE，表明它們是順式取代。H3與4-CH3之間和H7與6-CH3之間的NOE相關(guān)提示H3

32、，H7，4-CH3和6-CH3都是順式取代。同樣在環(huán)B中，14-CH3與15-OH之間的NOE相關(guān)提示它們是順式取代,其中1和2磁等價，5a和5b是不等價,質(zhì)譜(MS),1 定義 質(zhì)譜（Mass Spectroscopy）是記錄分析樣品在質(zhì)譜儀中經(jīng)高溫（300）氣化，在離子源受一定能量沖擊產(chǎn)生陽離子，而后在穩(wěn)定磁場中按質(zhì)量和電荷之比（m/z）順序進行分離并通過檢測器表達的圖譜。圖中的每一個峰代表一個質(zhì)量數(shù)。 2 作用 根據(jù)分子離子峰（通常在最高處）與碎片峰的質(zhì)荷比推導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)。高分辨質(zhì)譜則直接給出分子量的精確數(shù)字和分子式。這是解析化合物結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)。 ，然后運用各類化合物的碎片規(guī)律進行分析，為確定化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)提供極其重要的數(shù)據(jù)。 .,進樣系統(tǒng),離子源,質(zhì)量分析器,檢測器,控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),真空系統(tǒng),*質(zhì)譜中不能用平均原子量（如氯=35.45）計算，而要35Cl=34.96885359。一般以12C=12.00000000為標準。有機化合物中各元素與其同位素的精確質(zhì)量如下：,1H=1.00782522 2H=2.01410222 14N=14.00307440 15N=15.0001