第五节-天然产物结构研究方法

2021/3/14
28
2021/3/14
29
(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。
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。
在不同波长下测定物质的比旋度,以比旋度为纵坐标,波 长为横坐标做图,该图称为ORD谱。
ORD谱的分类
(1). 平坦谱线 无峰无谷,有旋光性,但手性中
心附近无生色团。
正平坦曲线: 随波长短移比旋度增大 负平坦曲线: 随波长短移比旋度减小
2021/3/14
26
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
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
2021/3/14
19
DEPT谱
正Cotton曲线
31
(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。
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
HR-MS:给处精确的分子量和分子式。
2021/3/14
6
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 constant) 积分强度(积分面积): 确定H的数目.
(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 短波,先峰后谷 负Cotton曲线: 长波 短波,先谷后峰
(3). 复合Cotton曲线 有几个峰和几个谷。
2021/3/14
27
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
2021/3/14
13
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） 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 连氧芳碳 :140-165 C=O: 168-220
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。
2021/3/14
16
BBD
2021/3/14
17
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
偶合Jp=0-1Hz
2021/3/14
12
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
2021/3/14
24
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)
旋光谱(ORD)和圆二色谱(CD,需对紫外可见光有吸 收)在解决手性中心附近有生色团(含通过化学转换可变 成生色团的化合物,如-OH、C=O)的化合物的绝对构型 或优势构象的。
本章内容
第一节 绪论
第二节 各类成分简介
第三节 生物合成
第四节 提取分离方法
第五节 结构研究方法
2021/3/14
1
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。
(+)
(-)
2021/3/14
aa
30
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。
O
O
O
（5）-（4）-（3） （6）-（1）-（2）
负Cotton曲线
O
O
O
平面 椅式 八区律要求的椅式 2021/3/14 异丙基a为键,甲基e为键
（5）-（4）-（3） （6）-（1）-（2）
2021/53/1）4 范德华效应
10
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;
2021/3/14
14
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
2021/3/14
15
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 a 全氢去偶谱(COM)或噪音去偶谱(PND)或质子宽 带去偶谱(BBD)
OH
O
wk.baidu.com
R
OH
HO R 负Cotton曲线
O R型
R
O
R
HO
R
OH
R
正Cotton曲线
O S型
OH
O
O
故该化合物为S构型
2021/3/14
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.
推测结构。
2021/3/14
23
第五节 结构研究法
答案:
CHO
H3CO OH
5
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
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。
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,
2021/3/14 N=CH2 J=7.6-17Hz
11
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）
2021/3/14
9
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）
③影响化学位移因素
化学位移值与电子云密度有关。电子云密度降低,
去屏蔽作用增强,向低场位移, 增大。
1）诱导效应
2）共轭效应
3）磁各向异性效应
4）氢键缔合
2JCH, 3JCH
2021/3/14
21
HMBC
2021/3/14
22
第五节 结构研究法
练习:
一天然产物A为淡黄色针状结晶,紫外灯下(254nm)
呈暗斑, FeCl3显兰色. 1H-NMR (CDCl3, TMS): 9.83(1H,s), 7.43(1H, dd,
J =8.5, 1.5Hz), 7.26(1H, d, J =1.5Hz), 7.04(1H, d, J =
2021/3/14
7
J＝8.0Hz 存在偶合
2021/3/14
8
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 -OCH3 :3.5-4.0, -COOCH3与ArOCH3 :3.7-4.0
2021/3/14
? 2
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)。
2021/3/14
4
第五节 结构研究法
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.
2021/3/14
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
2021/3/14
18
第五节 结构研究法
4. 核磁共振谱（Nuclear magnetic resonance NMR） 4.2 碳谱（13C-NMR）
2021/3/14
3
第五节 结构研究法
三、未知化合物 －多种谱学结合的结构解析 1.紫外光谱(Ultraviolet spectra UV) ①为结构解析提供的信息 用于判断结构中的共轭系统、结构骨架（如香
豆素、黄酮） UV谱一致,不一定是一个化合物。
②应用:确定平面的结构骨架,立体结构的构型、 构象。
135º=135°CH3, CH , CH2
90º CH
2021/3/14
20
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 HMBC(远程13C-1H COSY) 13C,1H 远程相关谱
当平面偏振光通过手性中心时,左旋圆偏光和右旋圆 偏光的折射率、传播速度,当再合成平面偏振光时,偏振 面就发生了旋转,这就是产生旋光的光学原理。随着波 长变短,折射率差值增大,比旋度增大。
2021/3/14
25
第五节 结构研究法（Methods of Structure identification）