中藥化學(xué)成分的一般研究方法-結(jié)構(gòu)確定

中藥化學(xué)成分的一般研究方法---結(jié)構(gòu)確定中藥有效成分化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究方法

ClicktoaddTextClicktoaddTextClicktoaddText中藥有效成分的理化鑒定

1．物理常數(shù)的測(cè)定2．分子式的確定3．化合物的結(jié)構(gòu)骨架與官能團(tuán)的確定祖國(guó)萬(wàn)歲第三節(jié)中藥有效成分化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究方法

ClicktoaddTextClicktoaddTextClicktoaddText中藥有效成分的波譜測(cè)定1．IR光譜2．UV光譜3．NMR譜4．MS祖國(guó)萬(wàn)歲IR、UV簡(jiǎn)介祖國(guó)萬(wàn)歲IR、UV簡(jiǎn)介祖國(guó)萬(wàn)歲infraredspectrum祖國(guó)萬(wàn)歲ultravioletspectra祖國(guó)萬(wàn)歲nuclearmagneticresonancespectrum

祖國(guó)萬(wàn)歲NMR祖國(guó)萬(wàn)歲NMR祖國(guó)萬(wàn)歲化學(xué)位移

化學(xué)位移為相對(duì)標(biāo)量，不隨測(cè)試儀器改變有機(jī)化合物：多數(shù)在0～13ppmTMS(tetramethylsilane)作內(nèi)標(biāo)

—d

=0ppm(屏蔽作用很大)。

—只有一個(gè)信號(hào)(單峰)。

—易揮發(fā)除去，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

n樣

–n標(biāo)（Hz）

d(ppm)≈————————

n儀（MHz）核磁共振譜祖國(guó)萬(wàn)歲

LowfieldHighfieldHighfrequencyLowfrequencyDeshieldedShielded

200ppm010ppm0δCδH化學(xué)位移祖國(guó)萬(wàn)歲1H-NMR祖國(guó)萬(wàn)歲1H-NMR祖國(guó)萬(wàn)歲1H-NMR祖國(guó)萬(wàn)歲屏蔽效應(yīng)

由于核外電子的存在及影響，將產(chǎn)生一個(gè)對(duì)抗外加磁場(chǎng)H0的磁場(chǎng)，使核實(shí)受磁場(chǎng)減小，這種對(duì)抗外磁場(chǎng)的作用稱為屏蔽效應(yīng)。祖國(guó)萬(wàn)歲若核外電子產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)與外加磁場(chǎng)方向相同，核所感受到的實(shí)際磁場(chǎng)H有效大于外磁場(chǎng)，這種效應(yīng)稱去屏蔽效應(yīng)(deshieldingeffect)。去屏蔽效應(yīng)祖國(guó)萬(wàn)歲影響化學(xué)位移的因素凡是能使核外電子云密度改變的因素都能影響化學(xué)位移元素電負(fù)性磁的各向異性效應(yīng)等溶劑效應(yīng)氫鍵的形成等影響因素內(nèi)部外部祖國(guó)萬(wàn)歲１．元素電負(fù)性影響氫核與電負(fù)性的原子或基團(tuán)相連時(shí),使氫核周圍電子云密度降低，產(chǎn)生去屏蔽效應(yīng)。元素的電負(fù)性越大，或者取代基團(tuán)的吸電子作用越強(qiáng)，去屏蔽效應(yīng)越大，氫核的化學(xué)位移

值越大；電負(fù)性大的元素距離氫核越遠(yuǎn)，去屏蔽效應(yīng)越小，化學(xué)位移值越小。祖國(guó)萬(wàn)歲電負(fù)性-CH3

，

=1.6~2.0，-CH2I，

=3.0~3.5,

誘導(dǎo)效應(yīng)電負(fù)性↑,電子云密度↓,δ↑

電負(fù)性↓,電子云密度↑,δ↓祖國(guó)萬(wàn)歲Ｉ效應(yīng)通過成鍵e傳遞，相隔3個(gè)C以上可忽略Ｉ效具有加和性化合物CH3XCH3FCH3OHCH3ClCH3BrCH3I

電負(fù)性

(X)

4.0(F)3.5(O)3.1(Cl)2.8(Br)2.5(I)

δ(ppm)

4.263.403.052.682.16

誘導(dǎo)效應(yīng)(Ｉ)祖國(guó)萬(wàn)歲２．化學(xué)鍵的磁各向異性效應(yīng)在外磁場(chǎng)的作用下，分子中處于某一化學(xué)鍵（單鍵,雙鍵,三鍵和大

鍵）的不同空間位置的氫核，受到不同的屏蔽作用，這種現(xiàn)象稱為化學(xué)鍵的磁各向異性效應(yīng)。祖國(guó)萬(wàn)歲芳環(huán)的上下方為屏蔽區(qū)，其它地方為去屏蔽區(qū)２．化學(xué)鍵的磁各向異性效應(yīng)祖國(guó)萬(wàn)歲叁鍵：鍵軸向?yàn)槠帘螀^(qū)，其它為去屏蔽區(qū)。

２．化學(xué)鍵的磁各向異性效應(yīng)祖國(guó)萬(wàn)歲雙

鍵

２．化學(xué)鍵的磁各向異性效應(yīng)祖國(guó)萬(wàn)歲羰基平面上下各有一個(gè)錐形的屏蔽區(qū)，其它方向（尤其是平面內(nèi)）為去屏蔽區(qū)。２．化學(xué)鍵的磁各向異性效應(yīng)祖國(guó)萬(wàn)歲Aα=1.27，β=0.85Bα=1.23，β=0.72Cα=1.17，β=1.01祖國(guó)萬(wàn)歲芳環(huán)叁鍵羰基雙鍵單鍵和鍵碳原子相連的H，其所受屏蔽作用小于烷基碳原子相連的H原子。值順序：２．化學(xué)鍵的磁各向異性效應(yīng)祖國(guó)萬(wàn)歲當(dāng)芳環(huán)、C=C與-OR，=C=O，-NO2等供電、吸電基團(tuán)相連時(shí)，δ值發(fā)生相應(yīng)的變化例：３．共軛效應(yīng)(C效應(yīng))祖國(guó)萬(wàn)歲氫鍵可以削弱氫鍵質(zhì)子的屏蔽,使共振吸收移向低場(chǎng)。形成氫鍵傾向受溶液的濃度影響，如在極稀的甲醇中，形成氫鍵傾向小，故羥基中質(zhì)子的化學(xué)位移小0.5—1.0；而在濃溶液中形成氫鍵傾向大,化學(xué)位移值大,4.0—5.0。４．氫鍵的影響祖國(guó)萬(wàn)歲同一試樣在不同溶劑中由于受到不同溶劑分子的作用，化學(xué)位移發(fā)生變化，稱為溶劑效應(yīng)。在核磁共振波譜分析中,一定要注明是在什么溶劑下的

５．溶劑的影響祖國(guó)萬(wàn)歲酸性H(與O、N、S相連的H)，存在H交換反應(yīng)：具體應(yīng)用：重水交換：活潑質(zhì)子峰在加入D2O后消失(在1H-NMR的觀測(cè)范圍)CH3COOHH2OCH3COOH+H2O1:1６．活潑質(zhì)子交換祖國(guó)萬(wàn)歲1H-NMR祖國(guó)萬(wàn)歲CH2CH3CH3COCH2CH3祖國(guó)萬(wàn)歲CH(CH3)2CH3COCH

(CH3)2祖國(guó)萬(wàn)歲CH2CH3(CH3)2CHCH

(CH3)2CH2CH3祖國(guó)萬(wàn)歲CH3CHCH2CH2CHCH2OCH3CH2Cl祖國(guó)萬(wàn)歲C(CH3)3(CH3)2C=H-C=Ar-HAr-H祖國(guó)萬(wàn)歲CH2CH3CH2CH3NCH3NHAr-H,Ar-H,Ar-HOCH3祖國(guó)萬(wàn)歲CH3CH2CH3CH2CH3C=CH2CH2H-C=CAr-H,Ar-H,Ar-H祖國(guó)萬(wàn)歲(CH3)2CHCH(CH3)2CH2COOHAr-H,Ar-H,Ar-HHC=OCH2COOH祖國(guó)萬(wàn)歲CH3CH2CH3CH(CH3)2C=CH3CHCH3CH2=CHCHO=CHCHO祖國(guó)萬(wàn)歲Ar-H,Ar-H,Ar-H(CH3)3CCH3CONCH3祖國(guó)萬(wàn)歲13C-NMR祖國(guó)萬(wàn)歲13C-NMR祖國(guó)萬(wàn)歲一種特殊技術(shù)，可識(shí)別碳的類型（CH3,CH2,CH,andC)可確定與碳相連的質(zhì)子的數(shù)目以及各類碳的數(shù)目NuclearMagneticResonanceSpectroscopy

DEPT13CNMR祖國(guó)萬(wàn)歲citronellal祖國(guó)萬(wàn)歲

二維核磁共振譜（2D-NMR譜）

二維化學(xué)位移相關(guān)譜(相關(guān)譜，即correlationspectroscopy，簡(jiǎn)寫為COSY)是2D-COSY譜中最重要、也是最常用的一種測(cè)試技術(shù)。2D-COSY譜又分為同核和異核相關(guān)譜兩種。①同核化學(xué)位移相關(guān)譜lH-1HCOSY也稱氫-氫化學(xué)位移相關(guān)譜，是同一個(gè)偶合體系中質(zhì)子之間的偶合相關(guān)譜?？梢源_定質(zhì)子化學(xué)位移以及質(zhì)子之間的偶合關(guān)系和連接順序。圖譜多以等高線圖表示。對(duì)角線上的峰為一維譜，對(duì)角線兩邊相應(yīng)的交叉峰與對(duì)角線上的峰連成正方形，該正方形對(duì)角線上的兩峰即表示有偶合相關(guān)關(guān)系。祖國(guó)萬(wàn)歲②1H檢測(cè)的異核化學(xué)位移相關(guān)譜異核化學(xué)位移相關(guān)譜特別是13C-lHCOSY譜，對(duì)于鑒定化合物的結(jié)構(gòu)是十分重要的方法，常用的有HMQC譜和HMBC譜。HMQC譜是通過lH核檢測(cè)的異核多量子相關(guān)譜(簡(jiǎn)稱HMQC),此譜能反映lH核和與其直接相連的13C的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以確定C-H偶合關(guān)系（1JCH）。在HMQC譜中，F(xiàn)l域?yàn)?3C化學(xué)位移，F(xiàn)2域?yàn)閘H化學(xué)位移。直接相連的13C與lH將在對(duì)應(yīng)的13C和lH化學(xué)位移的交點(diǎn)處給出相關(guān)信號(hào)。由相關(guān)信號(hào)分別沿兩軸畫平行線，就可將相連的13C與lH信號(hào)予以直接歸屬。HMBC譜是通過lH核檢測(cè)的異核多鍵相關(guān)譜(簡(jiǎn)稱HMBC)，它把lH核和與其遠(yuǎn)程偶合的13C核關(guān)聯(lián)起來(lái)。在HMBC譜中，F(xiàn)l域?yàn)?3C化學(xué)位移，F(xiàn)2域?yàn)?H化學(xué)位移,HMBC可以高靈敏地檢測(cè)1H-13C遠(yuǎn)程偶合(nJCH，n≧2)，通過2~3個(gè)鍵的質(zhì)子與季碳的偶合也有相關(guān)峰。從HBMC譜中可得到有關(guān)碳鏈骨架的連接信息、有關(guān)季碳的結(jié)構(gòu)信息及因雜原子存在而被切斷的偶合系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)信息。祖國(guó)萬(wàn)歲1H-1H

COSY二維核磁共振譜祖國(guó)萬(wàn)歲2DNMR祖國(guó)萬(wàn)歲3,4-二羥基苯乙醇-8-O-β-D-葡萄糖苷的1H-1HCOSY譜祖國(guó)萬(wàn)歲1H-1H

COSY二維核磁共振譜祖國(guó)萬(wàn)歲3,4-二羥基苯乙醇-8-O-β-D-葡萄糖苷的HMQC譜祖國(guó)萬(wàn)歲HMQC祖國(guó)萬(wàn)歲異甘草素-4-O-芹糖(2→1)葡萄糖苷的HMBC圖譜

祖國(guó)萬(wàn)歲HMBC祖國(guó)萬(wàn)歲HMBC放大譜祖國(guó)萬(wàn)歲MS隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)，新的離子源不斷出現(xiàn)，使質(zhì)譜在確定化合物分子量、元素組成和由裂解碎片檢測(cè)官能團(tuán)、辨認(rèn)化合物類型、推導(dǎo)碳骨架等方面發(fā)揮著重要作用。如用質(zhì)譜法進(jìn)行糖苷結(jié)構(gòu)的測(cè)定，可以獲得有關(guān)糖苷分子量、苷元結(jié)構(gòu)、糖基序列等信息（見圖2-16）。以下是主要離子源的電離方式及相應(yīng)的特點(diǎn)。（1）電子轟擊質(zhì)譜(electronimpactmassspectrometryEI-MS)

在電子轟擊條件下，大多數(shù)分子電離后生成缺一個(gè)電子的分子離子，并可以繼續(xù)發(fā)生鍵的斷裂形成“碎片”離子。這對(duì)推測(cè)化合物結(jié)構(gòu)十分有用。但當(dāng)樣品相對(duì)分子質(zhì)量較大或?qū)岱€(wěn)定性差時(shí)，常常得不到分子離子，因而不能測(cè)定這些樣品的相對(duì)分子質(zhì)量。祖國(guó)萬(wàn)歲（2）化學(xué)電離質(zhì)譜(chemicalionizationmassspectrometryCI-MS)

通過引入大量的試劑氣體產(chǎn)生的反應(yīng)離子與樣品分子之間的離子-分子反應(yīng)，使樣品分子實(shí)現(xiàn)電離。利用化學(xué)電離源，即使是不穩(wěn)定的化合物，也能得到較強(qiáng)的準(zhǔn)分子離子峰，即M±1峰，從而有利于確定其分子量。但此法的缺點(diǎn)是碎片離子峰較少，可提供的有關(guān)結(jié)構(gòu)方面信息少。（3）場(chǎng)解吸質(zhì)譜（fielddesorptionmassspectrometryFD-MS）將樣品吸附在作為離子發(fā)射體的金屬絲上送入離子源，只要在細(xì)絲上通以微弱電流，提供樣品從發(fā)射體上解吸的能量，解吸出來(lái)的樣品即擴(kuò)散到高場(chǎng)強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射區(qū)域進(jìn)行離子化。FD-MS特別適用于難氣化和熱穩(wěn)定性差的固體樣品分析，如有機(jī)酸、甾體類、糖苷類、生物堿、氨基酸、肽和核苷酸等。此法的特點(diǎn)是形成的M+沒有過多的剩余內(nèi)能，減少了分子離子進(jìn)一步裂解的概率，增加了分子離子峰的豐度，碎片離子峰相對(duì)減少。因此用于極性物質(zhì)的測(cè)定，可得到明顯的分子離子峰或[M+1]+峰，但碎片離子峰較少，對(duì)提供結(jié)構(gòu)信息受到一些局限。為提高靈敏度可加入微量帶陽(yáng)離子K+、Na+等堿金屬化合物于樣品中，可產(chǎn)生明顯的準(zhǔn)分子離子峰、[M+Na]+、[M+K]+和碎片離子峰。祖國(guó)萬(wàn)歲（4）快原子轟擊質(zhì)譜(fastatombombardmentmassspectrometryFAB-MS)和液體二次離子質(zhì)譜(liquidsecondaryionmassspectrometryLSI-MS)

是以高能量的初級(jí)離子轟擊表面，再對(duì)由此產(chǎn)生的二次離子進(jìn)行質(zhì)譜分析。這兩種技術(shù)均采用液體基質(zhì)（如甘油）負(fù)載樣品，其差異僅在于初級(jí)高能量粒子不同，前者使用中性原子束，后者使用離子束。樣品若在基質(zhì)中的溶解度小，可預(yù)先用能與基質(zhì)互溶的溶劑(如甲醇、乙腈、H2O、DMSO、DMF等)溶解，然后再與基質(zhì)混勻。此方法常用于大分子極性化合物特別是對(duì)于糖苷類化合物的研究。除得到分子離子峰外，還可得到糖和苷元的結(jié)構(gòu)碎片峰，從而彌補(bǔ)了FD-MS的不足。（5）基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜（matrix-assistedlaserdesorptionmassspectrometryMALDI-MS）是將樣品溶解于在所用激光波長(zhǎng)下有強(qiáng)吸收的基質(zhì)中，利用激光脈沖輻射分散在基質(zhì)中的樣品使其解離成離子，并根據(jù)不同質(zhì)核比的離子在儀器無(wú)場(chǎng)區(qū)內(nèi)飛行和到達(dá)檢測(cè)器時(shí)間，即飛行時(shí)間的不同而形成質(zhì)譜。此種質(zhì)譜技術(shù)適用于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、不易氣化的大分子如多肽，蛋白質(zhì)等的研究，可得到分子離子、準(zhǔn)分子離子和具有結(jié)構(gòu)信息的碎片離子。祖國(guó)萬(wàn)歲（6）電噴霧電離質(zhì)譜(electrosprayionizationmassspectrometryESI-MS)是一種使用強(qiáng)靜電場(chǎng)的電離技術(shù)，既可分析大分子也可分析小分子。對(duì)于分子量在1000以下的小分子，會(huì)產(chǎn)生[M+H]+或[M－H]－離子，選擇相應(yīng)的正離子或負(fù)離子形式進(jìn)行檢測(cè)，就可得到物質(zhì)的分子量。而分子量高達(dá)20，000Da的大分子會(huì)生成一系列多電荷離子，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能得到樣品的分子量。（7）串聯(lián)質(zhì)譜（tendenmassspectrometry

MS-MS）串聯(lián)質(zhì)譜可簡(jiǎn)表為MS/MS，隨著串聯(lián)級(jí)數(shù)的增加進(jìn)而表示為MSn，其中n表示串聯(lián)級(jí)數(shù)。這是一種用質(zhì)譜作質(zhì)量分離的質(zhì)譜技術(shù)。它可以研究母離子和子離子的關(guān)系，獲得裂解過程的信息，用以確定前體離子和產(chǎn)物離子的結(jié)構(gòu)。近年，國(guó)內(nèi)亦有將此技術(shù)用于鑒定中藥有效部位中的各種成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究報(bào)道。從一級(jí)MS中得到有效部位中各成分的分子離子，再通過對(duì)各個(gè)分子離子進(jìn)行二級(jí)至三級(jí)質(zhì)譜分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有效部位中各種成分在未加分離的情況下分別進(jìn)行鑒定的目的。祖國(guó)萬(wàn)歲massspectrum

祖國(guó)萬(wàn)歲MS

Whatcausesthelineatm/z=57?Howmanycarbonatomsarethereinthision?Therecan'tbe5because5x12=60.Whatabout4?4x12=48.Thatleaves9tomakeupatotalof57.HowaboutC4H9+then?C4H9+wouldbe[CH3CH2CH2CH2]+,andt