第三章 结构研究中常用的波谱技术

徐任生

主编

第一章 第二章 第三章 第四章

概论 天然产物的提取分离 结构研究中常用的波谱技术 生物碱

第五章第六章

单萜倍半萜类

第七章第八章 第九章

昆虫激素与信息素二萜类化合物 皂萜

第三章

第三章 结构研究中常用的波谱技术结构研究是天然产物化学的一项重要的研 究内容.从天然物中分离到化合物单体后,需进行 结构鉴定,如果结构不清楚, 则无法进行下一步的 药效学，毒理学，人工合成或结构修饰工作，更 谈不上进行高质量的新药研究开发，其学术及应 用价值将会大大降低。结构鉴定的方法有波谱法, 化学法,文献调研等。

第三章 结构研究中常用的波谱技术与合成化合物相比, 对天然化合物进行结构 研究难度较大。因为合成化合物原料已知, 反应 条件一定时可能得到什么产物，事先可作出某种 程度的预测。但天然化合物则不然，即使不是新 化合物，未知因素仍然很多。另外，对于一些超 微量生理活性物质来说，因为得量甚少，难以采 用经典的化学方法(化学降解, 制备衍生物等)进 行结构研究， 而不得不主要依靠谱学分析的方法 解决问题。

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核磁共振谱

核磁共振谱学 (nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR spectroscopy) 20世纪，Stanford大学的Bloch和Harvard大学 的Purcell两个研究小组首次于1946年分别独立观测 到水、石蜡中质子的核磁共振信号。其后，核磁共 振谱学技术不断得到发展，成为有机化合物结构研 究的有力工具。为此Bloch和Purcell二人获得1952 年诺贝尔物理学奖。

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核磁共振谱

核磁共振谱学 (nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR spectroscopy) 20世纪80年代，Erenst完成了在核磁共振发展 史上具有里程碑意义的一维、二维乃至多维脉冲傅 立叶变换核磁共振的相关理论，为脉冲傅立叶变换 核磁共振技术的不断发展奠定了坚实的理论基础。 现今，核磁共振已成为化学、医药、生物、物理等 领域必不可少的研究手段。由于脉冲傅立叶变换核 磁共振在化学领域的巨大贡献，Erenst本人荣获 1993年诺贝尔化学奖。

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核磁共振谱

氢(1H)及碳(13C)核磁共振 1H-NMR 13C-NMR 是有机化合物分子结构测定中最重要的工具。 两者相辅相成，提供有关分子中氢及碳原子的 类型、数目、相互连接方式、周围化学环境乃至空 间排列等结构信息， 在确定有机化合物分子的平面及立体结构中发挥着 巨大的作用。

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核磁共振谱

随着超导磁体 (supper conductive magnet,简称SCM) 脉冲傅立叶变换核磁共振 (pulse Fourier transform -NMR,简称PFT-NMR) 一维、二维及乃至多维核磁共振技术的不断开发， 结构研究的速度及质量大大提高。

对于几个毫克的微量物质，单用核磁共振技术即可测 定其分子结构。 熟练掌握核磁共振的基本原理及其图谱解析技术对化 学及药学工作者具有特别重要的意义。

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核磁共振谱

一、核磁共振的基本原理 核磁共振，指原子核的磁共振现象。这种现象只 有当把原子核置于外加磁场中并满足一定的外在条 件时才能产生。并不是元素周期表中所有元素的原 子核都能产生这种现象。只有显示磁性的原子核才 会产生核磁共振现象，成为核磁共振的研究对象。 部分同位素的原子核(如1H、13C等)能够产生磁 共振现象，因为这些核显示磁性，而产生磁性的内 在根本原因在于这些核具有本身固有的“自旋”运 动特性。 例如12C、18O等属于无磁性的原子核，不产生任 何核磁共振信号。

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核磁共振谱

一、核磁共振的基本原理 对不同种类的核来说，因核磁矩各异(表2—2), 即使是置于同一强度的外加磁场中，发生共振时所 需要的辐射频率也不相同。 1H核磁共振所需射频约为13C核的4倍。 1H核磁共振所需射频(v)为100MHz, 13C核磁共振只需要约25MHz

一、核磁共振的基本原理

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核磁共振谱

核磁共振技术有两个主要学科分支： ①核磁共振波谱 (Nuclear magnetic resonance spectros—copy , 简 称NMR)。它是基于化学位移理论发展起来的，主要 用于测定物质的化学成分和分子结构。 ② 磁 共 振 成 像 (Magnetic resonance imaging , 简 称 MRl)。核磁共振成像技术是一种无损测量技术，可 以用于获取多种物质的内部结构图像。

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核磁共振谱

早期的核磁共振仪用永久磁铁或电磁铁来产生磁 场。由于电磁铁和永久磁铁自身的局限，100MHz以 上的谱仪磁场一般是由超导磁体产生。 超导磁体就是把超导材料制成的线圈放到液氦杜 瓦中，使其处于超导状态，再给它加上大的电流， 这样在线圈中间就能产生一个很强的磁场。由超导 磁体做成的核磁共振波谱仪可以产生200M,300M, 400M,500M,600M,800M,900M等超高磁场， 对于化合物结构的解析有着非常重要的作用。

核磁共振仪

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核磁共振谱

从事核磁共振波谱仪生产方面的厂家： 美国Varian公司， 瑞土Bruker公司 日本电子公司。