
结构鉴定-天然药物化学课件.pptx
73页第二第二节节 结结构研究方法构研究方法天然天然产产物物结结构研究构研究难难度度较较大:大:未知因素太多未知因素太多样样品量少品量少结结构复构复杂杂主要借助波主要借助波谱谱方法方法进进行行综综合解析合解析,必要必要时时 结结合化学降解,衍生物制合化学降解,衍生物制备备等等方方法一、化合物的一、化合物的纯纯度度测测定定1.1.检查检查晶形晶形2.2.测测定熔点定熔点3.TLC或或PPC检查检查:一一般需般需要要三种三种系系统统,且且需需 用通用用通用显显色色剂显剂显色(如硫酸、色(如硫酸、磷磷钼钼酸酸等等)4.GC或或HPLC程序程序方法方法初步判断化合物初步判断化合物类类型型1.1.注意注意观观察察样样品在提取、分离品在提取、分离过过程中的行程中的行为为2.2.测测定有关理化性定有关理化性质质,如不,如不同同 pH、不同溶、不同溶剂剂中中的溶解度及的溶解度及层层析行析行为为,灼,灼烧试验烧试验、化学定性反、化学定性反应应等3.结结合文献合文献调调研研1.分子式分子式测测定可采用下列某种方法:定可采用下列某种方法:元素定量分析分子量元素定量分析分子量测测定定测测定分子式,定分子式,计计算算同位素峰法同位素峰法不不饱饱和度和度HR-MS确定分子中含有的官能确定分子中含有的官能团团或或结结构片断,或基本骨架构片断,或基本骨架2.2.计计算不算不饱饱和度和度1.1.官能官能团团定性及定量分析定性及定量分析2.2.测测定并解析化合物的有关光定并解析化合物的有关光谱谱:如如 UV、IR、MS、1HNMR、13CNMR3.3.结结合文献合文献调调研研综综合分析光合分析光谱谱解析及官能解析及官能团团定性,定量分析定性,定量分析结结果果推断并确定分子的平面推断并确定分子的平面结结构构与已知化合物与已知化合物进进行比行比较较或化学沟通(化学降解、或化学沟通(化学降解、衍生物制衍生物制备备或人工合成)。
或人工合成)推断并确定分子的立推断并确定分子的立4.进进一步确定立体一步确定立体结结构构测测定定 CD 或或 ORD 谱谱体体结结构(构型、构象)构(构型、构象)测测定定 NOE 或或 2DNMR 谱谱进进行行 X-ray 人工合成人工合成二二结结 构构 研研 究究 的的 主主 要要 程程 序序已知化合物:已知化合物:与与标标准品准品对对照:照:共薄共薄层层(三种以上系(三种以上系统统):Rf值值相同相同 共熔点共熔点共共红红外外无无标标准品:与文献数据准品:与文献数据对对照照mp,IR,UV,MS,1H NMR,13CNMR未知化合物未知化合物确定分子式、分子量:确定分子式、分子量:元素分析、元素分析、质谱质谱、1HNMR、13CNMR谱谱功能基、基本骨架和功能基、基本骨架和结结构式确定:构式确定:1、定性反、定性反应应3、化学反、化学反应应2、反、反应应薄薄层层3、波、波谱谱法法三、三、结结构研究中采用的主要方法构研究中采用的主要方法(一)确定分子式,(一)确定分子式,计计算不算不饱饱和和度度1.元素定量分元素定量分析析分子分子量量测测定定元素定量分析:元素定量分析:C、H、N,O分子量分子量测测定:冰点下降法(固体物定:冰点下降法(固体物质质)、沸点上升法)、沸点上升法(液体物(液体物质质)、粘度法、凝胶)、粘度法、凝胶过滤过滤法,法,质谱质谱法(法(MS)。
2.同位素峰度同位素峰度比比法法化合物化合物M+,M+1+,M+2+峰峰的的强强度度为为定定值值3.高分辨高分辨质谱质谱(HRMS)法法物物质质的的质质量量精确精确测测定到定到小小数数点点后后第第4位位4.不不饱饱和度的和度的计计算:算:C25H30O15u=25-30/2+0/2+1=11CnHmOvHOHOH OHHOOOHOOH OHOHHOHOHOOHHHHH OHu=IV-I+III+122u=2n+2-m2u=2 25+2-30=112(二)天然(二)天然产产物物结结构构鉴鉴定主要定主要波波谱谱方法方法红红外光外光谱谱紫外光紫外光谱谱质谱质谱核磁共振核磁共振谱谱旋光旋光谱谱及及圆圆二色二色谱谱X-射射线线衍射衍射1.红红外光外光谱谱(IR,Infra-red Spectrometry)原理:有机分子吸收原理:有机分子吸收红红外光外光(5004000 cm-1)后后 产产生化学生化学键键振振动动而形成的吸收而形成的吸收光光谱谱作用:功能基的确定,如作用:功能基的确定,如羰羰基基、双双键键、芳芳环环等等应应用:未知物用:未知物鉴别鉴别、化学、化学结结构构确确定定 化学反化学反应检查应检查、区、区别别异构体异构体纯纯度度检查检查、质质量控制量控制 环环境境污污染染监测监测等等NCH3HOOCH2OHOCCH消旋山莨菪碱消旋山莨菪碱OHAromatic ringC=O特征区:特征区:40001250 cm-1确定功能基确定功能基团团3000 cm-1 2900 cm-11900-1650 cm-11690-1600 cm-1特征峰疏,易辨特征峰疏,易辨认认OH、NH2、COOHC-H 伸伸缩缩振振动动 C=O 伸伸缩缩振振动动 C=C 伸伸缩缩振振动动 C-H 弯曲振弯曲振动动烯烯或芳或芳环环取代情况取代情况吸收峰密集,吸收峰密集,结结构微小构微小变变化敏感化敏感1000-650cm-1指指纹纹区:区:1250 400 cm-1区区别别两个化合物是否相同两个化合物是否相同2.紫外光紫外光谱谱(UV,Ultra-Violet Spectrometry)原理:有机分子吸收紫外光(原理:有机分子吸收紫外光(200-500nm)后)后产产 生生电电子振子振动动而形成的吸收光而形成的吸收光谱谱。
应应用:主要用于用:主要用于测测定分子内的定分子内的共共轭轭系系统统饱饱和和烃烃:无紫外吸收:无紫外吸收不不饱饱和脂肪和脂肪烃烃:孤立双孤立双键键:200 nm共共轭轭双双键键:200 nm芳芳环环:取代苯:取代苯环环200 nm黄黄酮类酮类化合物化合物386200300400500268333MeOHMeONaHOCH3异异环环共共轭轭双双烯烯240,250,260 nmHOCH3孤立双孤立双键键205 250 nm 微弱吸收微弱吸收HOCH3同同环环共共轭轭双双烯烯285 nmHOOCH3,-不不饱饱和和羰羰基基242 250 nmOOOMeRha(1-2)GlcOMeOOH3.质谱质谱(MS,Mass Spectrometry)原理:原理:样样品在品在质谱仪质谱仪中生成阳中生成阳离离子,子,在在稳稳定定磁磁场场 中按中按质质核比(核比(m/z)顺顺序序进进行分离,行分离,检检测测器器纪纪录录质谱质谱可以可以给给出化合物的准分子出化合物的准分子离离子峰子峰、分分子子离子离子 峰及碎片峰,借此推断化合物峰及碎片峰,借此推断化合物的的结结构用途:确定化合物分子量,用途:确定化合物分子量,糖、苷分子中糖、苷分子中单单糖的糖的连连接接顺顺序序。
质谱质谱的种的种类类:1.EI-MS:电电子子轰击质轰击质谱谱 Electron impact ionization2.CI-MS:化学化学电电离离质质谱谱 Chemical ionization3.FI-MS:场场致致电电离离质质谱谱 Field ionization4.FD-MS:场场解析解析电电离离质质谱谱 Field desorption ionization5.FAB-MS:快速原子快速原子轰击电轰击电离离质谱质谱 Fast atom bombardment ionization6.ESI-MS:电喷雾电电喷雾电离离质质谱谱 Electrospray ionization7.MALDI-MS:基基质辅质辅助激光解析助激光解析电电离离质谱质谱8.API-MS:大气:大气压电压电离离质谱质谱(1)电电子子轰击质谱轰击质谱(EI-MS)electron impact ionization样样品品经经高温高温(300 C)气化)气化,气气态态分分子子受一受一定定能能 量的量的电电子冲子冲击击而而电电离和裂解离和裂解产产生生各种各种阳阳离离子子分子离子峰;碎片峰分子离子峰;碎片峰应应用:苷元、易气化的小分子用:苷元、易气化的小分子CH2=CH2m/z 28M+(2)场场解析解析质谱质谱(FD-MS)原理:原理:样样品不品不经经气化与气化与载载体表体表面面形成形成薄薄膜,膜,在在强强电场电场作用下作用下电电离离为为阳离阳离子子。
应应用:用:难挥发难挥发,热热不不稳稳定的糖定的糖、肽肽等等(3)快原子)快原子轰击质谱轰击质谱(FAB-MS)原理:原理:样样品与甘油混合由品与甘油混合由载载体体引引入,入,分分子子经经快速快速 原子原子氩轰击氩轰击后后进进入入质谱仪质谱仪应应用:高分子、用:高分子、热热不不稳稳定、定、强强极极性的性的糖糖、肽肽等等M-rhaM-rha-glcM-rha-rha-glc M-rha-rha苷元苷元M+Na+M-ribM+H+M-rib-rha+M-rib-rha-glc+6-C-糖糖 (glc)M-163 甲甲基基5-C-糖糖(rha)M-147 5-C-糖糖 (ara)M-133FAB-MS:m/z:611M-1+,465(M-147),303(M-147-163)OHOHOCH3OOHOHHOOHOO HOOHOOOHOHOHOOHOOOHOHOHOHOOCH3OOHHOOHHO 4.电喷雾质电喷雾质谱谱 ESI-MSElectro spray ionization通通过电场产过电场产生生带电带电液滴,液滴,样样品离品离子子通通过过离离子蒸子蒸 发发后后进进行分析电电离离过过程几乎不程几乎不产产生碎片,适生碎片,适合合混合混合物物分分析析;多多肽肽、蛋白等可有多个、蛋白等可有多个质质子化子化点点,特,特别别适适合合;受溶受溶剂剂、酸度、酸度、杂质杂质等因素影等因素影响响很大很大,尽尽可可能用甲能用甲 醇醇为为溶溶剂剂;质谱图质谱图中多出中多出现现M+Na+、M+K+、M+NH4+、M+Cl-峰,可据此判断准分子离峰,可据此判断准分子离子子峰;峰;必要必要时时建建议议同同时进时进行正、行正、负负离离子子扫扫描。
描ESI-TOF+-MSESI-TOF-MSM+H+M+Na+M-H+分子量:分子量:452根据根据样样品品结结构确定构确定检查检查手段:手段:小分子,易小分子,易挥发挥发化合化合物物-GC-MS;小分子,小分子,热稳热稳定化合定化合物物-EI;m/z 8邻邻位偶合以及同碳偶合位偶合以及同碳偶合邻邻位偶合常位偶合常数数二面角二面角同碳偶合同碳偶合远远程偶合程偶合4.NOE效效应应(nuclear overhauser effect)NOE差差谱谱:普通:普通1H谱谱与照射与照射特特定定质质子子所所得得的的谱谱相相减减,只保留被增只保留被增强强的峰空空间间距距离离 0.4 nm(二)核磁共振碳(二)核磁共振碳谱谱(13C-NMR)13C信号的裂分:符信号的裂分:符合合n+1规规律律q(CH3)、t(CH2)、d(CH)、)、s(-C-)全去偶全去偶谱谱1.化学位化学位移移 0210碳原子碳原子杂杂化化:sp3 sp sp2碳核周碳核周围电围电子云密度:密子云密度:密度度,诱导诱导效效应应:电负电负性性,共共轭轭效效应应空空间间效效应应重原子效重原子效应应分子内分子内氢键氢键取代基数目取代基数目介介质质效效应应温度效温度效应应(三)二(三)二维维核磁共振核磁共振(2D-NMR)1H-1H COSYHMQC(HSQC)HMBCNOESYTOCSY对对角角线线峰峰对对称交叉峰称交叉峰1.1H-1H COSY(COrrelation SpectroscopY)同一自旋偶合体系里同一自旋偶合体系里质质子之子之间间的的偶偶合相合相关关。
2.HMQC:异核多量:异核多量子子相干相干谱谱 (heteronuclear multiple quantum coherence)直。
