第五节 天然产物结构研究方法
经典：天然产物化学全套---结构研究实例
天然药物化学
第五章 黄酮类化合物 （Flavonoids）
天然药化教研室 主讲教师：宋少江
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本章内容
第一节 概述 第二节 理化性质及显色反应 第三节 提取与分离 第四节 检识与结构鉴定
第五节 结构研究实例
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练习题 1：
某黄色结晶，盐酸镁粉反应(＋)，Molish反应(＋)， FeCl3反应(＋)，ZrOCl2反应呈黄色，但加入枸橼酸后黄 色褪去。FAB-MS示分子中含一分子葡萄糖，苷元的分子 式为C15H10O6。
问题：写出化合物的完整结构，糖部分写出Haworth结构； 写出苷键的构型；归属氢信号。
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练习题 2：
有一黄色粉末，mp 242~244℃(MeOH)，FeCl3反应 (＋)，盐酸镁粉反应(＋)，Molish反应(＋)，ZrOCl2反应 呈黄色，加入枸橼酸后黄色褪去，SrCl2反应阴性。酸水解 后检出葡萄糖和苷元，GC确定糖为D-构型。MS给出其分 子式为C21H20O11。
问题：试推出该化合物的结构，糖的结构以Haworth式 表示，并将1H-NMR信号进行属。
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个人观点供参考，欢迎讨论
该化合物的1H-NMR (DMSO-d6, TMS) ：7.41 (1H, dd, J = 8, 3 Hz), 6.92 (1H, d, J = 8 Hz), 6.70 (1H, d, J = 3 Hz), 6.62 (1H, d, J = 2 Hz), 6.43 (1H, d, J = 2 Hz), 6.38 (1H, s), 5.05 (1H, d, J = 7 Hz)，其余略。
天然产物结构分析技术 (5)
O O C中国大学M O O C 中国大学M O O C 中国大学M O O CO O C中国大学M O O C 中国大学M O O C中国大学M O O CO O C中国大学M O O C中国大学M OO C中国大学M OO CO O C中国大学MOOC中国大学MO O C中国大学M OO COO C 中国大学M O O C 中国大学M OO C 中国大学M OO COOC中国大学M OOC中国大学M OO C中国大学M OO COO C中国大学M OO C中国大学M OO C中国大学M OO COO C 中国大学M OO C 中国大学M OO C 中国大学M OO C分析技术天然产物结构T I A N R A N C H A N W U J I E G O UO O C中国大学M O O C 中国大学M O O C 中国大学M O O CO O C中国大学M O O C 中国大学M O O C 中国大学M O O CO O C中国大学M O O C 中国大学M OO C中国大学M OO CO O C中国大学MOOC 中国大学M OO C中国大学M OO COO C 中国大学M OO C 中国大学M OO C 中国大学M OO CO OC中国大学M O OC中国大学M O O C中国大学M O O COO C中国大学M OO C中国大学M OO C中国大学M O O COO C 中国大学M OO C 中国大学M OOC中国大学M OO C生物活性黄酮类化合物结构特点及初步鉴定O O C中国大学M O O C 中国大学M O O C 中国大学M O O CO O C中国大学M O O C 中国大学M O O C 中国大学M O O CO O C中国大学M O O C中国大学M OO C中国大学M OO CO O C中国大学MOOC中国大学MO O C中国大学M OO COO C 中国大学M O O C 中国大学M OO C 中国大学M OO COOC中国大学M OOC中国大学M OO C中国大学M OO COO C中国大学M OO C中国大学M OO C中国大学M OO COO C 中国大学M OO C 中国大学M OO C中国大学M OO C1.对心血管系统的作用Vp 样作用：芦丁、橙皮苷等有维生素P （Vp ）样作用，能降低血管脆性及异常通透性，可用作防治高血压及动脉硬化的辅助治疗剂。
天然产物的结构与活性研究
天然产物的结构与活性研究天然产物是指存在于自然界中的各种有机化合物，具有广泛的结构多样性和生物活性。
通过对天然产物的结构与活性进行研究，可以揭示其化学特性、生物学功能以及潜在的药物活性。
本文将讨论天然产物的研究方法、结构分类以及结构与活性之间的关系。
一、天然产物的研究方法1. 地面资源采集与提取天然产物的研究通常需要从地面资源中进行采集和提取工作。
科学家们常常前往世界各地的热带雨林、海洋或者荒野中，采集具有潜在活性的植物、微生物或者动物样品。
然后，通过物理或者化学方法提取出有机化合物，为后续的分离与鉴定工作做准备。
2. 分离与纯化天然产物中的有机化合物种类繁多，而且含量很低。
因此，在研究过程中需要进行分离与纯化工作，以获取纯度较高的化合物。
常用的方法包括柱层析、高效液相色谱和凝胶渗透色谱等。
这些分离技术可以根据化合物的物理性质和化学性质来选择合适的分离方法。
3. 结构鉴定结构鉴定是天然产物研究中至关重要的一步，它可以通过各种分析技术来确定化合物的分子式、结构以及立体化学构型。
常用的鉴定方法包括核磁共振波谱、质谱、红外光谱和紫外光谱等。
这些技术可以为后续的活性研究提供准确的结构信息。
二、天然产物的结构分类天然产物的结构有着极大的多样性，可以分为多种类别。
根据结构特点，天然产物可以分为以下几类：1. 生物碱生物碱是一类含有碱性氮原子的有机化合物，常见于植物和动物体内。
它们具有丰富的生物活性，可用于药物的研发和合成。
典型的生物碱有吗啡、阿托品、可卡因等。
2. 生物肽生物肽是由氨基酸组成的短链肽链，存在于许多生物体内。
它们具有多种生物学功能，包括抗菌、抗肿瘤和免疫调节等。
典型的生物肽包括胰岛素、乳铁蛋白和麦角硫因等。
3. 类固醇类固醇是一类具有四环结构的有机化合物，广泛存在于植物和动物体内。
它们在机体内具有重要的生理功能，参与调节代谢和激素的合成。
典型的类固醇有胆固醇、雄激素和雌激素等。
4. 酚类化合物酚类化合物是以苯环上带有羟基的有机化合物。
药物化学中的天然产物结构修饰研究
药物化学中的天然产物结构修饰研究药物化学是药物研发的重要领域，通过对天然产物的结构修饰，可以改变其生物活性、药物代谢和毒性等特性。
本文将着重探讨药物化学中天然产物结构修饰的研究方法和应用。
一、引言天然产物是从动植物和微生物等自然界中提取得到的化合物，具有多种抗菌、抗炎、抗肿瘤等生物活性。
然而，由于其结构复杂和药代动力学等问题限制了其在药物研发中的广泛应用。
因此，通过结构修饰来改变其性质，成为药物学领域的研究热点。
二、天然产物结构修饰的方法1. 化学合成化学合成是一种常用的天然产物结构修饰方法。
通过改变天然产物结构中的官能团或合成新的衍生物，可以生成结构类似但具有更好生物活性的化合物。
常用的合成方法有催化反应、取代反应等。
2. 生物转化生物转化是一种利用生物酶或整体微生物对天然产物进行结构修饰的方法。
在生物代谢的过程中，通过酶的催化作用，可在特定的位点上引入新的官能团或改变已有官能团的化学性质。
三、天然产物结构修饰的应用1. 提高生物活性通过结构修饰，可以增强天然产物的生物活性，提高其对特定靶点的亲和性和选择性。
例如，通过改变某些位点上的官能团，可以增强某一化合物对癌细胞的抑制活性。
2. 改善药物代谢性质天然产物在体内经常面临药物代谢酶的作用，导致其代谢失活或药代动力学不理想。
通过结构修饰，可以降低药物的代谢速率，延长其在体内的半衰期，提高药物的生物利用度。
3. 减轻毒性部分天然产物具有一定的毒性，限制了其临床应用。
通过结构修饰，可以减轻药物的毒性，提高其耐受性，增加安全性。
这对于一些治疗剂量较高的药物尤为重要。
四、案例研究1. 阿司匹林阿司匹林是一种常用的非处方药。
其原型化合物水杨酸存在胃肠道不良反应和出血等副作用。
通过对其结构的修饰，将水杨酸上的羧酸基替换为酯基，成功合成了阿司匹林。
这一改变保留了药物的抗炎和镇痛作用，同时减轻了胃肠刺激。
2. 阿尼曲霉素阿尼曲霉素是一种抗生素，具有抗菌活性。
通过对其结构的修饰，引入新的官能团，合成了包括氧化和氮化阿尼曲霉素在内的多种衍生物。
天然产物的结构分析技术
天然产物的结构分析技术天然产物是自然界中存在的化合物，包括植物、动物、微生物等生物体内合成的各种化合物。
由于其天然来源和多样性，常常具有复杂的分子结构和药理活性。
因此，对天然产物分子结构及其活性的研究十分关键。
本文将介绍天然产物结构分析的技术及其应用。
天然产物结构分析技术结构分析技术是指通过实验手段对天然产物化学结构进行鉴定和分析，主要包括以下方法：1.色谱法：色谱法是常用于分离和纯化天然产物的技术之一。
通过一系列的色谱柱和介质对样品进行分离，然后通过检测组分之间的差异实现对化合物的定量、分离和纯化。
最常用的是高效液相色谱法、气相色谱法等。
2.光谱学：光谱学是一种基于电磁波与物质相互作用的分析技术，其中核磁共振、红外光谱、紫外光谱等都是常用的结构分析方法。
其中核磁共振技术耗时较长，数据解释较为困难，但是对于结构确定十分准确。
红外和紫外光谱则可以通过组分之间的吸收或反射来区分不同的化学官能团及其位置。
3.质谱法：质谱法通过质量分析实现对化合物的结构鉴定。
基于化合物分子离子在外电场中的运动情况来获得各种物理信息，包括分子的质量信息、质谱图谱信息等。
4.组合技术：以上分析技术并不能全面确知化合物的结构，因此通常还需要采用组合技术对其进行鉴定和纠正。
例如对于特别复杂的化合物，可以通过先用质谱和光谱学技术分析组成成分，再利用这些成分通过组合法还原出原始化合物的分子结构。
应用案例天然产物因具有丰富的生物活性和药理活性而被广泛利用于医药、石油、化学、食品等领域。
下面将介绍天然产物结构分析在以上领域的应用。
1.医药领域：天然产物包括多种来源，如药用植物、海洋生物和微生物等。
其中一些物质已经被证实具有镇痛、抗癌、抗糖尿病、抗炎症等医学用途。
例如对于植物麻黄中的黄嘌呤和植物神经酸，高效液相色谱法、质谱法和核磁共振技术可以实现对其分离、纯化和鉴定，确认其化学结构。
2.石油和化学领域：天然产物也被广泛用于石油和化学领域。
天然产物的结构修饰与活性研究
天然产物的结构修饰与活性研究天然产物是指存在于自然界中的生物产物，包括植物、动物、微生物等全部生物体内所含的物质。
这些物质通常具有丰富的化学结构多样性和广泛的生物活性，对于新型药物和生物农药的研发具有重要的价值和意义。
为了更好地利用天然产物，研究人员常常进行结构修饰与活性研究，以提高其医药和农药活性。
本文将就天然产物的结构修饰和活性研究展开阐述。
一、天然产物的结构修饰1. 结构修饰的目的天然产物常常具有复杂的结构，其中的活性团可以通过结构修饰来增强或改变其活性。
结构修饰的目的主要有以下几点：（1）提高天然产物的生物活性；（2）改善天然产物的药代动力学性质；（3）增加天然产物的稳定性；（4）提高天然产物合成的产率。
2. 结构修饰的方法天然产物的结构修饰方法多种多样，常见的包括：（1）合成类似物：通过对天然产物的一部分结构进行修改，合成与之相似但更活性的类似物；（2）构效关系研究：通过修改天然产物的活性团，寻找与生物活性相关的结构特征；（3）引入新的官能团：通过引入新的官能团，增加天然产物的活性和选择性。
二、天然产物的活性研究1. 活性筛选方法天然产物的活性筛选是指通过实验方法，对大量化合物进行活性测定，筛选出具有一定活性或潜在活性的物质。
常用的活性筛选方法有：（1）酶抑制活性筛选：通过对酶抑制活性的测定，筛选出具有潜在药物作用的化合物；（2）细胞毒性活性筛选：通过对细胞增殖或凋亡的影响，筛选出具有抗肿瘤或抗病毒活性的化合物；（3）受体结合活性筛选：通过对与疾病有关的受体结合活性的测定，筛选出具有治疗潜力的化合物。
2. 活性研究的意义天然产物的活性研究对于新药和农药的研发有着重要的意义：（1）新药研发：通过对天然产物的活性进行研究，可以为新药的研发提供候选化合物；（2）农药研发：天然产物常常具有抗虫、抗菌等活性，可以作为农药的优质源头。
三、天然产物的举例1. 阿司匹林阿司匹林是一种天然产物，主要从柳树皮提取得到。
天然产物化学结构的研究
天然产物化学结构的研究天然产物是指自然界中存在的所有种类的有机化合物和其衍生物，这些化合物广泛存在于植物、动物、微生物等生物体内。
天然产物中含有许多具有生物活性的化合物，它们具有重要的医学、农业、环保等应用价值。
通过对天然产物的化学结构研究，可以深入了解这些化合物的生物合成途径、作用机制、提高产量和改良结构，从而为药物的研究和开发提供理论基础。
一、天然产物的来源天然产物包括植物的次生代谢产物、微生物的代谢产物和动物的代谢产物等。
其中，植物次生代谢产物是指植物生长过程中产生的化合物，它们不同于植物的首要代谢产物，也不是植物必需的代谢产物。
微生物代谢产物包括真菌、细菌等微生物代谢产生的化合物。
动物代谢产物是指动物体内产生的化合物，如胆固醇、类固醇等。
二、天然产物的化学结构研究方法1、核磁共振波谱核磁共振波谱（NMR）是一种分析有机化合物结构的重要手段。
它通过确定各原子核的化学位移和耦合常数来确定分子的结构，可以用来判断分子中各官能团的存在与数量、构象与构象异构体之间的关系等。
2、质谱质谱（MS）是天然产物结构分析的又一重要手段。
通过将化合物的分子离子质量进行检测，可以确定分子的分子量、分子式和化学结构，并可得到分子的质谱图谱。
质谱分析是寻找化合物的未知结构的有力工具。
3、红外光谱红外光谱（IR）是一种利用各官能团的振动频率来确定分子结构和功能的方法。
红外光谱可以定量鉴定天然产物中各种官能团的存在，如羟基、酰基、羧基、氨基和炔基等。
三、天然产物结构研究的意义1、发现新药物许多药物都是从天然产物中发现的，如乙酰唑胺、紫杉醇等。
通过分析天然产物的结构，可以发现它们的生物活性结构基团，进而设计结构类似的合成化合物，以便开发新药物。
2、提高产量某些天然产物的生物合成途径并不清楚，通过对其化学结构的研究，可以理解其生物合成途径和调控机制，从而提高其产量。
3、改良结构在新药开发中，如果发现某一种天然产物具有良好的药效，但其结构不稳定或不利于药物分子与受体的作用，就需要对其结构进行改良。
天然产物的结构研究与开发利用
天然产物的结构研究与开发利用天然产物是指由自然界中生物或非生物的物质经过生物或化学过程形成的物质。
随着科技的不断发展，人类对天然产物进行深入的研究与开发利用，创造出了很多值得称道的成果，给人类带来了很多福利。
在这篇文章中，我们将探讨天然产物的结构研究与开发利用。
一、天然产物的结构研究天然产物是含有多种化学成分的复杂体系，研究它们的结构可以为我们提供很多关于其性质、作用和反应的信息。
在天然产物的结构研究中，涉及到的方法和技术有很多，比如质谱分析、核磁共振谱、红外光谱等。
这些方法和技术可以帮助我们对天然产物的结构和组成进行深入的研究。
例如，中药材里含有很多药用成分，这些成分的结构和组成对中药的药效有很大影响。
研究中草药中的有效成分，不仅可以让我们深入了解这些中药的药理机制和作用原理，还可以开发出更有效的药物和保健品。
二、天然产物的开发利用天然产物的开发利用广泛应用于医学、化妆品、食品和农业等生产领域。
创新的天然产物衍生物具有开拓新市场和推动产业升级的作用。
天然产物的开发利用可以分为以下几个方面：1. 医学方面一些天然产物被发现具有很好的药物活性，可以对一些疾病进行预防和治疗。
例如，在南极海域中，一种名为寡糖的天然物质被发现对感冒病毒和流感病毒具有特别的抗病毒活性，这为人们打造针对这两种病毒的新药提供了可能。
此外，天然产物还可以用于抗肿瘤、抗炎、镇痛以及激素的代替等方面。
2. 化妆品方面天然产物在护肤品中也被广泛应用，因为其刺激性小、养分丰富、抗老化等特点被人们所喜爱。
例如，一些果蔬中的精华成分可以用于化妆品乳液、面霜、面膜等中，能够保湿、滋润肌肤，使肌肤更加健康。
3. 食品方面许多天然产物也被应用于食品加工中，比如果蔬、茶叶等。
例如，鲍鱼是一种营养丰富的海产品，富含优质蛋白质、矿物质等，有直接食用的价值，同时也可以制成各种鲍鱼罐头、干鲍、鲍鱼精华等。
4. 农业方面天然产物还被应用于农业生产中，例如用于植物抗病、促进植物生长、改善土壤环境等。
天然药物化学课件 天然产物的结构鉴定
化学方法—辅助手段
❖ ● 化学降解法---将复杂分子通过氧化、还原等化学反应， 降解为几个结构比较简单又稳定的小分子化合物，通过 对降解产物的结构鉴定，再按降解机理合理地推导出原 来可能的化学结构式；
❖ ● 特点：
❖ 需用化合物量大；
❖ 反应剧烈；
❖
主要产物得率少又费时；
❖ 现在较少应用，仅保留一些比较简单规律性又较强的降 解反应
UN= 2, CH2=C(CH3)-COO-CH3
1
1
3 3
8.500 8.000 7.500 7.000 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500
Mon Apr 10 22:53:32 2000: (untitled) W1: 1H Axis = ppm Scale = 13.16 Hz/cm
O
O
(A)
(B)
样品的制备
试样浓度：需要纯样品15-30 mg； 氘代溶剂 0.8ml 傅立叶变换核磁共振波谱仪需要纯样品1 mg ； 标样浓度（四甲基硅烷 TMS）：1%； 溶剂：1H谱 四氯化碳，二硫化碳； 氘代溶剂：氯仿，丙酮、苯、二甲基亚砜的氘代物.
核磁共振氢谱解析及应用
• 1HNMR谱解析一般程序 • 1HNMR谱解析实例 • 1HNMR谱检索 • 1HNMR谱应用
❖ IR：确定分子结构中的官能团
❖ MS：可确定分子量，计算分子式，解析分子 结构
❖ NMR 1H-NMR：可以得知共振原子的相对 数目及化学环境(峰数计算)
❖ 13C-NMR：推导化合物的基本骨架
光谱
❖ 紫外光谱：用波长在200-400nm之间的 连续光扫描记录下来的图谱，吸收带比 较宽；
天然产物绝对结构研究方法
天然产物绝对结构研究方法一、引言天然产物是生物合成的有机化合物，来源于植物、微生物、动物等生物体，具有丰富的结构多样性和生物活性。
天然产物的结构研究对于药物开发、农药设计等具有重要的意义，然而由于天然产物的结构复杂性以及通常只能微量分离问题，导致其绝对结构的研究难度较大。
本文将介绍天然产物绝对结构研究的常用方法，包括X射线晶体学、核磁共振（NMR）和质谱等，以及近年来在结合计算化学方法研究天然产物绝对结构方面取得的新进展。
二、X射线晶体学X射线晶体学是一种通过测定晶体物质对X射线的散射图像，然后通过数学方法还原出晶体物质的原子三维分布的方法。
相对于其他方法，X射线晶体学是目前确定分子绝对构型最为可靠的方法之一。
它能够提供分子的原子间距、键角及多角度散射强度分布。
但由于天然产物分子往往无法获得大单晶，这就给其绝对结构的测定带来了挑战。
然而，随着技术的进步，X射线晶体学在小晶体和微晶体分析方面的方法和工具不断改进，使得天然产物绝对结构的研究更趋于成熟。
三、核磁共振（NMR）核磁共振是一种通过测定核自旋磁共振现象的方法，可以对化合物的分子结构进行非破坏性的研究。
在天然产物的结构研究中，NMR通常用于测定分子中各个原子的化学位移、耦合常数以及空间构型。
尤其是NMR在高场设备的使用下，能够提供更高的分辨率和灵敏度，使得对天然产物的绝对结构研究更为有效。
而且通过NMR实验和计算化学方法的结合，还可以对大量信息进行处理，提高分子结构的确定性。
四、质谱质谱是一种通过测量化合物中各种离子的质量和丰度来对其进行结构分析的方法。
在天然产物的研究中，质谱可以用于测定分子的分子离子峰、分子内裂解峰等信息，从而为其结构的测定提供重要的依据。
尤其是随着质谱技术的不断进步，高分辨质谱（HRMS）和串联质谱（MS/MS）等技术的应用，使得对天然产物绝对结构的研究更加全面和可靠。
五、计算化学方法随着计算机技术和理论化学研究的不断发展，计算化学方法在确定天然产物绝对结构中发挥了越来越重要的作用。
天然产物的结构分析与合成研究
天然产物的结构分析与合成研究天然产物是指自然界中存在的化学物质，包括植物、动物、微生物和地球化学物质等。
这些物质具有复杂的化学结构和生物活性，对人类生命的保护和发展具有重要意义。
近年来，天然产物的结构分析和合成研究得到了越来越多的关注，成为一项重要的研究领域。
一、天然产物的结构分析天然产物的结构分析是指通过化学和物理方法来确定其分子式、分子量、化学结构和空间结构等信息。
这些信息对于揭示天然产物的生物活性和药理作用具有重要意义。
常用的天然产物结构分析方法包括核磁共振(NMR)、质谱(MS)、红外光谱(FTIR)和紫外光谱(UV)等。
1. 核磁共振(NMR)核磁共振是一种非破坏性的分析方法，通过磁场引起原子核的共振现象来获取关于分子结构的信息。
在天然产物的结构分析中，常用的核磁共振谱包括^1H NMR、^13C NMR、^15N NMR和^31P NMR等。
通过观察谱峰的化学位移和耦合常数等信息，可以确定分子中不同原子的位置和官能团的相对位置。
2. 质谱(MS)质谱是一种通过将分子离子化后进行质量分析的方法，可以确定分子的分子量和分子离子峰(即[M+H]+)的相对丰度。
在天然产物的结构分析中，常用的质谱技术包括电喷雾质谱(ESI-MS)、飞行时间质谱(TOF-MS)和串联质谱(MS/MS)等。
3. 红外光谱(FTIR)红外光谱是一种通过测量分子中不同官能团的振动频率来确定分子结构的方法。
在天然产物的结构分析中，常用的红外光谱技术包括傅立叶变换红外光谱(FTIR)和红外光谱显微镜等。
4. 紫外光谱(UV)紫外光谱是一种通过测量分子中吸收紫外光的衰减率来确定分子结构和含量的方法。
在天然产物的结构分析中，常用的紫外光谱技术包括分光光度法和高效液相色谱紫外检测等。
二、天然产物的合成研究天然产物的合成研究是指通过化学合成方法来制备具有天然产物结构和生物活性的合成产物。
这些合成产物对于从化学角度探究天然产物的生物活性和药理作用具有重要意义。
天然产物的结构研究及生物活性评价
天然产物的结构研究及生物活性评价Introduction天然产物 (natural products) 是指由生物生产的化合物，具备许多独特的生物活性和药理作用。
天然产物的研究已经成为许多生物活性物质的药理学基础，许多有用的化合物被从天然产物中发现，并成功应用于医学和农业领域。
本文将介绍天然产物的结构研究和生物活性评价。
天然产物的结构研究天然产物的化学结构研究是天然产物化学的基础，可以为药理研究和合成改良提供重要的依据。
天然产物的结构通常通过核磁共振(NMR)、质谱等分析和谱图解读来确定。
1.核磁共振(NMR)分析核磁共振(NMR)是用于分析有机化合物结构和化学变化的一种分析方法。
NMR 技术可以测定分子中原子的位置及其运动状态，揭示出分子的空间结构。
这种方法能够确定分子中不同位置的化学位移和偶极矩，为分子结构解析和演变提供了重要依据。
2. 质谱分析质谱是分析物质分子的一种重要方法。
通过质谱检测产物的分子离子峰、基质离子峰和碎片离子峰，可以确定产物分子的分子量、结构及其碎片离子之间的相对位置关系，为天然产物化合物的研究和改良提供了有用的信息。
天然产物的生物活性评价天然产物的生物活性评价是对其生物活性的研究，包括检测其对细胞生长、代谢、分化、凋亡等生理活动的影响，以及对人体或动物疾病的治疗作用。
该评价可以在体内或体外进行。
1. 体外评价体外评价通常先进行初步筛选，根据样品发挥的生物活性进行进一步的分离和鉴定。
体外评价的一些常用方法包括溶菌酶活性测定、抗氧化活性测定，以及细胞增殖和分化等活动的评价。
这些评价方法可以从分子水平或细胞水平探索天然产物对生物体内机制的影响。
2. 体内评价体内评价是针对天然产物对动物体内疾病的治疗作用进行研究。
体内评价需要动物实验，人类试验需要经过严格的道德伦理审查。
采用常规的化学药物筛选体系来评价多种药物对抗舘蚕活性的影响，然后通过细胞生长抑制实验来评估生物活性。
最近，应用基因工程和蛋白质组学的发展，进一步发展了体内评价的方法。
天然产物的结构鉴定与合成研究
天然产物的结构鉴定与合成研究天然产物，是指来源于动植物和微生物的化合物体系。
它们具有广泛的生物活性和天然绿色环保的特点，因此在医药、农药、食品、化妆品等领域有着广泛的应用前景。
而天然产物的结构鉴定与合成研究，则是为了深入理解其生物活性机制和开发新型活性物质所必需的关键步骤。
一、天然产物结构鉴定的方法天然产物化合物的结构鉴定，是为了确认其分子式、分子量、官能团，以及它们之间的相对位置和绝对构型等信息。
目前，常见的天然产物结构鉴定方法主要包括下面几种。
1. 传统的物理化学分析方法如紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱等。
这些方法可以提供光谱图谱来判断分子的特性和含有的官能团，进而推断其结构和构型等信息。
2. 高效液相色谱-质谱联用分析技术该技术包括高效液相色谱、毒理学筛查、拉曼光谱、气相色谱等多种手段，能实现高通量的分析和质谱确定，大大提高了结构鉴定的速度和精度。
3. 生物学方法如DNA探针、蛋白质晶体学等，利用生物学样本和试剂进行分析，进一步对分子结构进行推断。
二、天然产物结构合成的方法天然产物的结构合成，是基于其分子结构和生物活性的研究目标，通过人工合成的方法来获得高品质且具有自主性的产物。
而天然产物结构合成的方法则多种多样，在其中合成化学方法是其中的重要一环。
1. 立体控制天然产物的结构合成中有许多与立体有关的环境、中间体或步骤。
利用对称性或群论，有时可以判断分子哪些具有对称性，并且由路径的不同在空间中产生它们的反应合成产物。
利用手性催化剂和手性配体的知识，可以在合成天然产物过程中完全控制立体化学。
2. 条件控制利用合成中的条件控制可以选择一些特殊反应的方向和位置。
例如，当反应涉及不同位置的官能团或键的标记成分时，可以通过停滞反应或选择性催化剂来实现所需的化学反应。
而各种条件控制点的选择要视化合成的目标产物而定。
3. 基础构建基于对天然产物结构的合成掌握，常用的方法就是步骤构建。
该方法以简单和相对易于合成的分子为起点来构建复杂的中间体和合成路径，以创造性地使用各种人工或天然可用的预制分子。
第五节 天然产物结构研究方法
第一节 第二节 绪论 各类成分简介
第三节
第四节
生物合成
提取分离方法 结构研究方法
第五节
第五节 结构研究法
一 化合物纯度的鉴定（Identification of Purity） 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。
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.2 碳谱（13C-NMR）
②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 :50-100 C-OCH3 : 55; 糖端基C : 95-105
芳香碳,烯碳: 98-160
③ 常见的13C-NMR谱的类型及二维谱
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。
DEPT谱
135º =135°CH3, CH , CH2
90º CH
第五节 结构研究法
③.常见的13C-NMR谱的类型及二维谱 1H-1H COSY(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-1H COSY) 13C,1H 直接相关谱1JCH
推测结构。
第五节 结构研究法
答案：
CHO
H3CO OH
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification） 5. 旋光谱和圆二色散光谱（ORD and CD） (Optical Rotatory Dispersion and Circular Dichroism)
第5次课 天然产物研究实验室技术3(结构鉴定)
d（doublet，二重峰）
t （triplet，三重峰）
q（quartet，四重峰）
m（multiplet，多重峰）
信号的裂分符合n+1规律
H CH2 O H H OH CH3 CH2
H CH3 CH2 CH2 H
2. 核磁共振碳谱（13C-NMR）
13C信号的裂分：符合n+1规律
q（CH3）、t（CH2）、d（CH）、s（-C-）。
提供两键或大于两键，主要是三键的C-H偶
合信息，抑制了直接偶合信息（1JCH） ，建立CC间的关联，甚至越过氧、氮或其他原子的官能
团间的关联，特别解决由于屏蔽效应难以解释的
季碳归属问题。
O O N O OH
（4）NOESY（Nuclear Overhauser Effect
同一自旋偶合体系里质子之间的偶合相关， 3 2
对角线上出现的是一维1H-NMR的投影，对角线以
O 外信号称为交叉峰或相关信号，处于两个轴上质 7 1 6 子信号的水平和垂直连线的交叉点上，表明对应 2 9 CH3 8
的质子间相互自旋偶合。
10
3 4
5
A
B
（2）13C-1H COSY相关 C-H COSY HMQC：异核多量子相干谱 （heteronuclear multiple quantum coherence ） 直接键连的C-H间的偶合相关，一般谱图中X轴 为13C化学位移，Y轴为1H化学位移，交叉峰出现在
分子量测定：冰点下降法（固体物质）、沸点上升法（液体 物质）、粘度法、凝胶过滤法，最常用质谱法（MS）。 EI-MS测得分子量为496，即（C10H16O）×n=496， n=496/152=3，分子式C30H48O3。 2.同位素峰度比法 一定的化合物其[M]+,[M+1]+,[M+2]+峰的强度为定值。 3.高分辨质谱（HRMS）法 可将物质的质量精确测定到小数点后第3位，因此每一个 化合物，即使有相同的分子量，其测得的精确分子量都不相 同，以此可求得分子式。
天然产物的结构鉴定与合成
天然产物的结构鉴定与合成天然产物是指从自然界中提取的具有特定生物活性的化合物，包括植物、动物、细菌等生物体内的化学物质。
天然产物一直是药物发现与研发的重要来源，因此对于天然产物的结构鉴定与合成具有重要的意义。
一、天然产物的结构鉴定方法1. 红外光谱（IR）：红外光谱是通过测量物质吸收或发射的红外辐射来确定分子结构的方法。
红外光谱可以提供物质中的官能团信息，有助于确定分子的结构。
2. 质谱（MS）：质谱技术是通过将物质转化为带电粒子并通过磁场进行分析，从而确定其分子结构的方法。
质谱可以提供物质的分子量、分子式以及分子结构的信息。
3. 核磁共振（NMR）：核磁共振是通过观测核自旋在外加磁场中的行为，来确定分子结构的方法。
核磁共振可以提供物质的分子结构、官能团以及原子的环境信息。
4. 紫外可见光谱（UV-Vis）：紫外可见光谱是通过测量物质在紫外或可见光区域的吸收或反射来确定其结构的方法。
紫外可见光谱可以提供物质的电子结构以及共轭体系的信息。
二、天然产物的结构鉴定案例1. 阿司匹林：阿司匹林是一种天然产物，用于抗炎、解热、镇痛等治疗。
通过红外光谱、质谱和核磁共振等技术，可以确定阿司匹林的分子结构，进而对其活性与药效进行进一步研究。
2. 葡萄糖：葡萄糖是一种天然产物，广泛存在于植物和动物体内，它是人体能量的重要来源之一。
通过核磁共振和质谱等技术，可以确定葡萄糖的分子结构和构象，进而研究其在人体内的代谢途径和生物功能。
3. 阿胶：阿胶是一种中药材，具有滋补血脉、养颜美容的作用。
通过红外光谱和紫外可见光谱等技术，可以确定阿胶中的主要化学成分以及其结构，进而了解其药物活性和药效。
三、天然产物的合成方法1. 单体合成法：通过合成特定的单体，再将单体聚合形成天然产物的结构。
这种方法常用于合成具有特定结构的生物活性物质，如抗癌药物等。
2. 半合成法：通过对天然产物的存在官能团进行改变或者修饰，来合成新的化合物。
这种方法常用于研究天然产物的构效关系，优化其药物活性和药效。
天然产物研究方法和技术
天然产物研究方法和技术引言：天然产物是指从动植物或微生物体中提取的具有生物活性的化合物。
天然产物研究是一门综合性的科学研究领域，涉及到化学、生物学、药学等多个学科。
本文将介绍天然产物研究的方法和技术，包括天然产物的提取、分离、鉴定和活性评价等方面。
一、天然产物的提取方法1. 溶剂提取法：将天然产物与适当溶剂进行浸提，如乙醇、乙醚、醋酸乙酯等。
这种方法适用于提取具有一定溶解度的化合物。
2. 萃取法：通过溶剂的两相分配，将天然产物从原料中分离出来。
常用的萃取剂有正己烷、氯仿、丙酮等。
3. 超声波提取法：利用超声波的机械作用和热效应，促进天然产物与溶剂的混合和物质传递，提高提取效率。
4. 微波提取法：利用微波辐射的热效应和非热效应，加速溶剂中天然产物的释放和扩散，提高提取速度。
5. 固相微萃取法：将固相萃取材料与样品接触，通过吸附和脱附过程，将天然产物从样品中提取出来。
二、天然产物的分离技术1. 薄层色谱法：利用物质在固定相和流动相之间的分配和迁移，实现天然产物的分离和纯化。
2. 柱层析法：将样品通过填充在柱中的固定相，利用不同成分在固定相和流动相之间的分配系数差异，实现天然产物的分离。
3. 液相色谱法：通过液相流动相的选择性吸附分离天然产物，常用的液相色谱有高效液相色谱（HPLC）和超高效液相色谱（UPLC）等。
4. 气相色谱法：通过气相流动相的选择性吸附分离天然产物，常用的气相色谱有气相色谱质谱联用（GC-MS）等。
5. 电泳技术：包括毛细管电泳和凝胶电泳，通过样品在电场中的迁移速率差异，实现天然产物的分离。
三、天然产物的鉴定方法1. 紫外-可见光谱法：利用天然产物在紫外-可见光波段的吸收特性，进行结构鉴定和含量测定。
2. 红外光谱法：通过天然产物与红外光的相互作用，研究它们的分子结构和功能基团。
3. 质谱法：通过测量天然产物的分子离子峰，推测其分子式、结构和分子量。
4. 核磁共振波谱法：包括氢核磁共振（1H-NMR）、碳核磁共振（13C-NMR）等，用于分析天然产物的结构和构象。
全合成中天然产物结构修饰方法研究
全合成中天然产物结构修饰方法研究天然产物是指在自然界中存在的化合物，具有广泛的生物活性和药理学价值。
为了研发新药物和发展有用化学品，科学家们一直在探索将天然产物的结构进行修饰的方法。
全合成中的天然产物结构修饰研究，为合成新的分子平台和药物提供了新的思路和途径。
一、异构体的修饰异构体的修饰是天然产物结构修饰的重要手段之一。
对于含有多个不同手性中心的化合物，可以通过手性试剂或酶催化的方法选择性修饰其中一个手性中心，从而获得异构体。
常用的修饰反应包括酯化反应、氢化反应、卤代反应等。
这种修饰方法在合成活性成分的不对称合成中得到广泛应用。
二、结构活性关系的研究全合成中，通过对天然产物结构的修饰，可以探索结构和活性之间的关系。
这种研究对于药物开发非常重要，可以通过改变结构，提高化合物的生物活性和药力。
通过结构活性关系的研究，科学家们可以指导分子的合成和优化，从而开发出更加有效的药物。
三、添加新的官能团把新的官能团或基团引入到化合物的结构中，是全合成中对天然产物进行结构修饰的另一种方法。
通过引入新的官能团或基团，可以改变化合物的化学性质和生物活性。
常用的方法包括卤代反应、还原反应、氧化反应和取代反应等。
这些修饰方法可以进一步改善天然产物的药理性质和药代动力学特性。
四、立体控制修饰立体控制修饰是全合成中天然产物结构修饰的重要手段之一。
通过合理设计反应体系和反应条件，可以实现对化合物的立体选择性修饰。
这种修饰方法不仅可以改变分子的立体构型，还可以改变分子的药力和活性。
在全合成中，立体控制修饰被广泛应用于合成天然产物和药物的不对称合成中。
五、生物合成途径的模仿天然产物的合成途径通常由生物合成途径引导。
通过研究天然产物的生物合成途径，可以提取关键中间体和合成前体，然后进行全合成和结构修饰。
这种模仿生物合成途径的方法不仅可以简化合成路线，还可以增加合成的效率和产率。
综上所述，全合成中天然产物结构修饰方法的研究对于药物开发和新化学品的发展具有重要意义。
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第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
偶合分类 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, J180 >Jo
(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
③ 常见的13C-NMR谱的类型及二维谱
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
二、已知化合物鉴定（Known compounds) 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)。
推测结构。
第五节 结构研究法
答案：
CHO
H3CO OH
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification） 5. 旋光谱和圆二色散光谱（ORD and CD） (Optical Rotatory Dispersion and Circular Dichroism)
圆二色谱与旋光谱的关系
(1).一个复杂的化合物，并不一定其所有的吸收峰都 呈现光学活性负担(如III带)。
(2).CD谱能很明确的表现出吸收带的圆二色性(如I带 和II带)。 (3). 由于旋光性的叠加ORD不如CD谱明确。
BBD
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
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
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.2 碳谱（13C-NMR） ③.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 =135°CH3, CH , CH2 （常用） =90°CH , =45°CH3, CH2 , CH , 季碳不出现
OH R
O
HO
OH
O
R
负Cotton曲线
R型
R OH
R
O
HO R
R O OH
O
正Cotton曲线
O
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Cotton效应曲线, 峰形向下的为负，峰形向上的为正。
DEPT谱
135º =135°CH3, CH , CH2
90º CH
第五节 结构研究法
③.常见的13C-NMR谱的类型及二维谱 1H-1H COSY(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-1H COSY) 13C,1H 直接相关谱1JCH
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.2 碳谱（13C-NMR） ①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（Methods of Structure identification）
连氧芳碳 :140-165 C=O: 168-220
第五节 结构研究法
C=O: 168-220 醛CHO： 190－205 酮： 195－220 羧酸： 170－185 酯及内酯： 165－180 酰胺及内酰胺: 165－180
第五节 结构研究法
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.2 碳谱（13C-NMR）
constant)
积分强度(积分面积): 确定H的数目.
J＝8.0Hz 存在偶合
第五节 结构研究法
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.1 质子谱（1H-NMR） ②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
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. HREI－MS示分子式为C8H8O3.
本 章 内 容
第一节 第二节 绪论 各类成分简介
第三节
第四节
生物合成
提取分离方法 结构研究方法
第五节
第五节 结构研究法
一 化合物纯度的鉴定（Identification of Purity） 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。
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
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.1 质子谱（1H-NMR） ①为结构解析提供的信息 化学位移: (用于判断H的化学环境 chemical shift); 偶合常数: J (Hz) 用于判断H与H的关系 coupling
(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。 (+) (-)
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
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.1 氢谱（1H-NMR） ④.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 sp3 J=10-15Hz; sp2 C=CH2 J=0-2Hz, N=CH2 J=7.6-17Hz
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
(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 负Cotton曲线: 长波 短波，先峰后谷 有几个峰和几个谷。
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification） 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(octant rule)。 (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。
(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。
2. 红外光谱(Infrared spectra IR) ①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: >3000 cm-1,
C=O : 1700 cm-1.
IR相同者为同一化合物.
第五节 结构研究法
3.质谱(Mass spectra MS) ①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。 ②类型
a
a
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）
O
O
O
负Cotton曲线
O