天然药物化学史话-Mosher法测定天然产物的绝对构型
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7测定绝对构型
若样品为柔性分子，相对于核磁共振的时标，这样的 分子在溶液中存在着较快的构象互变，NOE测定的 是个平均的结果，因而无法得到具体的构象信息。
变温实验 加入使溶液变稠的物质，使构象转换的速率变低 将样品分子进行化学修饰，以便测得NOE
ROH 2C
R1 O
R1Biblioteka H5aROH 2C
H5b
O
CH 2N+(CH3)3 H4
H (S -R)
OMTPA
H3COOC R R
S CH2OCH3 H
H <0
H >0
应用改进Mosher法应注意的问题
由于非对映异构体的化学位移差值通常较小，所以在 测定这两个非对映异构体的氢谱时，应注意以下几点： R-和S-MTPA酯或酰胺的浓度要相同 在短时间内测定其一维谱 两个溶剂峰的化学位移差值应小于0.002ppm 不能用C6D6、C5D5N等溶剂
H5a H5b CH 2N+(CH3)3 H4
NMR法测定有机化合物绝对构型
NMR法测定有机化合物绝对构型
NMR法测定有机化合物绝对构型
仲醇绝对构型的测定
Mosher法 :
Mosher法的发展过程
upfield relative to
L2 L3
MeO O
CF3
R
L2 L3
O
OMe S CF3
Slide number
测定绝对构型的方法
化学相关法 NMR谱学方法测定构型构象（Mosher 法） ORD 法 CD 法 CD激发态手征性方法 X-ray 衍射法
NMR核磁共振方法
化学位移
13C化学位移
取代基的-旁式效应将使-位置的碳原子产生高场位移
变温实验 加入使溶液变稠的物质，使构象转换的速率变低 将样品分子进行化学修饰，以便测得NOE
ROH 2C
R1 O
R1Biblioteka H5aROH 2C
H5b
O
CH 2N+(CH3)3 H4
H (S -R)
OMTPA
H3COOC R R
S CH2OCH3 H
H <0
H >0
应用改进Mosher法应注意的问题
由于非对映异构体的化学位移差值通常较小，所以在 测定这两个非对映异构体的氢谱时，应注意以下几点： R-和S-MTPA酯或酰胺的浓度要相同 在短时间内测定其一维谱 两个溶剂峰的化学位移差值应小于0.002ppm 不能用C6D6、C5D5N等溶剂
H5a H5b CH 2N+(CH3)3 H4
NMR法测定有机化合物绝对构型
NMR法测定有机化合物绝对构型
NMR法测定有机化合物绝对构型
仲醇绝对构型的测定
Mosher法 :
Mosher法的发展过程
upfield relative to
L2 L3
MeO O
CF3
R
L2 L3
O
OMe S CF3
Slide number
测定绝对构型的方法
化学相关法 NMR谱学方法测定构型构象（Mosher 法） ORD 法 CD 法 CD激发态手征性方法 X-ray 衍射法
NMR核磁共振方法
化学位移
13C化学位移
取代基的-旁式效应将使-位置的碳原子产生高场位移
MOSHER 法
14
Saccopetrin A 的绝对构型测定
H O
2 13 14 22 21 24
O
H C H 2O H
25
H O O
R
C H 3 I/A g 2 O
H O O
R
1% NaO H 1% HCl
H HOOC HO
R
H C H 2O H
H C H 2O C H 3
H C H 2O H
H
C H 2N 2
Mosher法具体操作
将(R)-和(S)-MTPA分别与仲羟基成酯； 尽可能多地归属非对映异构体的质子信号 算出这些质子的=S-R值 将正的值放在模型的右边，负的值放在模型的左边 建立化合物的分子模型，确定所有的正的值都在MTPA平面的 右侧，所有的负的值都在MTPA平面的左侧 值的绝对值与该质子到MTPA平面的距离成反比 值与样品的浓度无关。用C6D6为溶剂时， 的分布与现有的方 法不符。所以这方法到目前只能用CDCl3和CD3OD为溶剂
H R H 3C O O C
1 .8 4 1 .6 8 1 .8 8 1 .7 7
O M T P A -(R ) H
5 .2 0
C H 2O C H 3
3 .4 8 3 .3 5
C H 2O C H 3
3 .4 1 3 .2 4
-0 .1 9
H R H 3C O O C O R H C H 2O C H 3
R
(R )- o r (S )-M T P A
H H 3C O O C R 'O
R
H 3C O O C HO H C H 2O H
H C H 2O H
15
Saccopetrin A 的绝对构型测定
天然药物化学重点知识总结
第一章总论天然药物化学是运用现代科学理论与法研究天然药物中化学成分的一门学科。
其研究容包括各类天然药物的化学成分〔主要是生理活性成分或药效成分〕的构造特点、物理化学性质、提取别离法以及主要类型化学成分的构造鉴定等。
一.中草药有效成分的提取从药材中提取天然活性成分的法有溶剂法、水蒸气蒸馏法及升华法等。
●溶剂提取法的原理：溶剂提取法是根据“相似相容〞原理进展的，通过选择适当溶剂将中药中的化学成分从药材中提取出来的一种法。
〔考试时请这样答复哦！〕＊常用溶剂极性有弱到强排列：油醚＜环己烷＜苯＜乙醚＜氯仿＜醋酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜水〔丙酮，乙醇，甲醇能够和水任意比例混合。
〕＊常用溶剂的性质：亲脂性有机溶剂、亲水性有机溶剂、水＊一般情况下，分子较小，构造中极性基团较多的物质亲水性较强。
而分子较大，构造上极性基团少的物质那么亲脂性较强。
●天然药物中各类成分的极性·多糖、氨基酸等成分极性较大，易溶于水及含水醇中；·鞣质是多羟基衍生物，列为亲水性化合物；·苷类的分子中结合有糖分子，羟基数目多，能表现强亲水性；·生物碱盐，能够离子化，加大了极性，就变成了亲水性化合物；·萜类、甾体等脂环类及芳香类化合物因为极性较小，易溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂中；·油脂、挥发油、蜡、脂溶性色素都是强亲脂性成分，易溶于油醚等强亲脂性溶剂中总之，天然化合物在溶剂中的溶解遵循“相似相溶〞规律。
即极性化合物易溶于极性溶剂，非极性化合物易溶于非极性溶剂，分子量太大的化合物往往不溶于任溶剂。
溶剂提取法的关键是选择适宜的溶剂(选择溶剂依据:根据溶剂的极性和被提取成分及其共存杂质的性质，决定选择种溶剂)(各溶剂法分类见?天然药物化学辅导教材?P5)〔三〕水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反响，且难溶或不溶于水的成分的提取。
天然药物中的挥发油、某些小分子生物碱如麻黄碱、烟碱、槟榔碱以及某些小分子的酚性物质如牡丹酚等的提取可采用水蒸气蒸馏法。
天然药物化学笔记
3300~3000 弱吸收 烯氢、芳氢、C=N;强吸收 O-H、N-H
3000~2700 2400~2100 1900~1650 1680~1500 1500~1300
饱与 C-H 不饱与三键 C=O 及其衍生物 C=C 及芳香核骨架震动、C=N 等 饱与 C-H 面内弯曲振动
旋光光谱(ORD 谱) 与圆二色光谱(CD 谱)用于解决手性问 题:立体构象、构型。
并随水蒸汽带出,再用有机溶剂萃取,既可分离出。
3、 层析方法(硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶、离子交换树脂、大孔树脂法及分配层析)与两相
溶剂萃取法的原理及方法。
吸附剂 分离原理 吸附规律
应用
硅胶
吸附原理 弱酸性、极性吸附剂
广泛(酸、碱及
化合物极性越大、吸附能力强(难洗脱) 中性成分均可)
溶剂极性越小,吸附力越强
利用在酸水或碱水中的溶解度情况(碱性功
能基或酸性功能基的存在以及有无内酯、内
酰胺结构)
化学降解法
特点:
复杂分子
需用化合物量大;
氧化、还原等化学反应
反应剧烈;
几个结构简单、稳定的小分子化合物
主要产物得率少又费时;
通过对降解产物的结构鉴定,再按降解机理 现在较少应用,仅保留一些比较简单规律性
合理地推导出原来可能的化学结构式
苷类又称配糖体(glycosides),就是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联
接而成的化合物。
4
天然药物化学笔记
Fischer 式:(C1 与 C5 的相对构型)
Haworth 式:
C1-OH 与原 C5 或 C4-OH,
C1-OH 与 C5(或 C4),
顺式为α,反式为β。
应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法
改进的 1HNMR Mosher 法
一个 MTPA 酯的 MTPA 平面, 质子 HA,B,C 及HX,Y,Z 分别处于平面的右侧和左侧([A]) ； 确定仲醇绝对构型的摸型 A ([B]), 所显示的是从箭头方向观察 A 圈时的情况
葡萄吡喃糖甙
13CNMR
方法
• Seo 等最早于 1973 年提出运用13C的配糖位 移效应来测定仲醇的绝对构型。
葡萄吡喃糖甙 13CNMR 方法
配糖连接点的构 型
4-O-乙酰基葡萄吡喃甙 1HNMR 方法
• Faghih 等研究空间位阻情况Ⅰ和空间位阻情 况Ⅱ两种情况下4-O-乙酰基葡萄吡喃甙引起 1HNMR 位移效应。规定 NMR 氢的配糖位移 效应：糖部分 △δs = δ (alcoholic glc-Ac4) – δ (methyl glc-Ac4) ; 甙元部分 △δA = δ (alcoholic glc-Ac4) – δ (alcohol) 。结果发现仲醇甙元 αH 和 β-H (syn β-H 或 anti β-H) 的化学位移的 变化很大, 可指示仲醇的构型特征。
4-O-苯甲酰基葡萄吡 喃甙 1H NMR方法
岩藻呋喃糖甙方法
1HNMR 的Mosher 法
• 该方法是将仲醇(或伯胺 )分别与 (R) 和(S)-M TPA ( α-甲氧基三氟甲基苯基乙酸)反应形成 酯(Mosher 酯) ,然后比较( R)和(S)-MTPA酯的 1HNMR得到△δ (△δ= δ - δ ), 在与Mosher 酯 S R 的构型关系模示图比较的基础上,根据 △δ 的符号来判断仲醇手性碳的绝对构型。
1 • 测定仲醇的 13CNMR 图谱
2
• 合成仲醇 β-D- 或 α-D- α-D- 葡萄吡喃配糖体的 13CNMR 图谱
7测定绝对构型(精)
H
Ph COOH
伯胺绝对构型的测定
旋光色谱（ORD)和圆二色谱(CD)的测定原理
手性化合物对组成平面偏振光的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的 折射率不同，即nRnL，这种性质称为手性化合物的圆双折射性，由此 造成了这两种偏振光在手性化合物溶液中的传播速度的不同，即 vRvL 。当测定旋光的仪器接收透过手性化合物溶液的平面偏振光时，由于 传播速度不同的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光组合成的平面偏振光， 其振动面与原平面偏振光的振动面产生角度的偏转，因而仪器可以记 录平面偏振光偏转的角度，即旋光度。 旋光光谱(ORD): 用仪器记录随波长变化而产生的旋光度的改变。
OH -0.058
Saccopetrin A 的绝对构型测定
O O H
2 24 25 13 14 21 22
H CH2OH
O O
H
R
CH3I/Ag2O
O O
H
R
1% NaOH 1% HCl
H HOOC HO
R
H CH2OH H
2
H CH2OCH3 H
(R)- or (S)-MTPA
H CH2OH
圆二色谱 (CD): 随波长变化而产生的手性化合物溶液 对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的吸收系数之差() 的变化或化合物生色团吸收波长附近的摩尔椭圆度 ()的变化。
比椭圆度：[]= /lc, ：椭圆角 l：池长（dm) C:浓度(g/ml) 分子椭圆度：[]=([]m0（分子量）/100
MeO MeO MeO H O
MeO H O
OH
OH
MeO H O
OH
MeO H O
OH
MeO H O
OH
天然产物立体结构测定法
HO
COOH
HOH2C O HO HO OH
-D-Glc
OH HO
O
CH2OH OH OH
HO
HO
-L-Glc
5
OH
OH
HO
O
HO O CH2OH OH OH HO
OH O HOH2C O HO HO OH O
O OH O
O
3,5,7,4’-tetrahydroxy flavone-3-O--DHO O pyranoglucoside
6. 吴红华, 李志峰, 张起辉, 裴月湖. CD在木脂素类化合物绝对构型测定中 的应用. 沈阳药科大学学报, 2010, 27 (7): 587-594.
4
一、立体构型的测定方法简介
基本概念： • 1. 相对构型(relative configuration)： • 或-取向，糖端基或-构型 • 2. 绝对构型(absolute configuration)： • R, S, 糖的D-, L-型, 如2R, 3R-, • 3. 构象(conformation):
34
• (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。
35
3. 圆二色谱测定条件与方法
同时具备3个条件的手性化合物可以用圆二色谱研究 HOOC ＊跃迁或π→π＊）； 即：分子中具有生色团（具有n→π O O H 不对称中心在生色团附近；具有稳定的构象。 O
HO O OH O
OH
OH O
3,5,7,4’-tetrahydroxy flavone-3-O--Lpyranoglucoside
COOH
HOH2C O HO HO OH
-D-Glc
OH HO
O
CH2OH OH OH
HO
HO
-L-Glc
5
OH
OH
HO
O
HO O CH2OH OH OH HO
OH O HOH2C O HO HO OH O
O OH O
O
3,5,7,4’-tetrahydroxy flavone-3-O--DHO O pyranoglucoside
6. 吴红华, 李志峰, 张起辉, 裴月湖. CD在木脂素类化合物绝对构型测定中 的应用. 沈阳药科大学学报, 2010, 27 (7): 587-594.
4
一、立体构型的测定方法简介
基本概念： • 1. 相对构型(relative configuration)： • 或-取向，糖端基或-构型 • 2. 绝对构型(absolute configuration)： • R, S, 糖的D-, L-型, 如2R, 3R-, • 3. 构象(conformation):
34
• (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。
35
3. 圆二色谱测定条件与方法
同时具备3个条件的手性化合物可以用圆二色谱研究 HOOC ＊跃迁或π→π＊）； 即：分子中具有生色团（具有n→π O O H 不对称中心在生色团附近；具有稳定的构象。 O
HO O OH O
OH
OH O
3,5,7,4’-tetrahydroxy flavone-3-O--Lpyranoglucoside
天然药物化学发展史简介
三、天然药化发展简史
古代发达与文明的发祥地
埃及
Nile
尼罗河
希腊
Tigris-Euphrates
底格里斯-幼发拉底河
Yellow River
黄河
Indus
印度河
中国 印度
㈠ 国际发展史
1. 天然药物化学的建立与形成
席勒 (K. W. Sheller)
1769 1975 1778 1785
酒石酸(酒石) 苯甲酸(安息香) 乳酸(酸乳) 苹果酸(苹果)
N
C
O
Thalidomide
西德1956年出售镇静药 "反应停"－肽胺哌啶酮 到1962年就引起数千例 畸胎。
3）大规模寻找天然活性物质
N
CH3O
NH
H
N
H
H
OCH3
H
CH3OCO
OCO
OCH3
利血平 (Reserpine)
OCH3 OCH3
美登木碱 (Maytansine) O
CH3
N
CH3
C H3O
(1765年)
淀，过滤，清液置碗中日晒蒸发，至瓶口现"黑砂点
子"；再放炉内低温蒸发，直到下层为稠膏，上层现
白如砂糖状的结晶。此种"砂糖样"物质，上箭最快，
到身数步即死"。
这种极毒的砂糖样结晶即乌头碱，在欧洲1833 年提出，1860年才制得结晶。
国外学者的评价：
我国外藉院士、英国学者李约瑟孜孜不倦研究 中国古代
结构特征
生物合成 主要化学 理化性质 成分类型
结构测定
提取分离
紫杉醇 (Taxol)
CH3COO
天然产物立体构型的确定方法
34
(2) 饱和环酮化合物的八区投影 • 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。
35
八区律规则：
• a). C-4的a和e，C-2和C-6的e键取代基均无 贡献。
• b). C-5的a和e，C-2的a键取代基均为正贡献。 • c). C-3的a和e，C-6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). 基团越大，贡献越大。
作用：用来鉴定空间上接近的核，进而确定相对构型。
NOE
H H CH2OH
HO HO
O OR
OH
14
NOE最适合应用于刚性分子。在这种情况下，核组之间具 有确定的距离。根据NOE可以得到分子的立体化学信息。
���若样品为柔性分子，相对于核磁共振的时标，这样的分 子在溶液中存在着较快的构象互变，NOE测定的是个平均 的结果，因而无法得到具体的构象信息。
圆二色谱是吸收光谱，具有紫外吸收的手性化合物 可测定圆二色谱。 谱线特征：产生具有峰状或谷状Cotton 效应的图谱。 Cotton效应：平滑曲线在所测化合物的最大吸收波 长处出现的异常的峰状或谷状曲线。峰为正Cotton， 谷为负Cotton。
在化合物紫外最大吸收处，是ORD产生Cotton效 应谱线跨越基线的位置；是CD产生Cotton效应 谱线的位置。
左旋偏振光和右旋偏振光在通过手性介质时不但产生了旋光现象， 而且还产生了因吸收系数不同而导致的“圆二色性”（CD）
21
2.旋光性与旋光谱（ORD, Optical Rotatary Dispersion）
在一定温度下，用某一波长测定一光学性物质时，其旋光 性与样品浓度和洗手池的长度有下列关系。
(2) 饱和环酮化合物的八区投影 • 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。
35
八区律规则：
• a). C-4的a和e，C-2和C-6的e键取代基均无 贡献。
• b). C-5的a和e，C-2的a键取代基均为正贡献。 • c). C-3的a和e，C-6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). 基团越大，贡献越大。
作用：用来鉴定空间上接近的核，进而确定相对构型。
NOE
H H CH2OH
HO HO
O OR
OH
14
NOE最适合应用于刚性分子。在这种情况下，核组之间具 有确定的距离。根据NOE可以得到分子的立体化学信息。
���若样品为柔性分子，相对于核磁共振的时标，这样的分 子在溶液中存在着较快的构象互变，NOE测定的是个平均 的结果，因而无法得到具体的构象信息。
圆二色谱是吸收光谱，具有紫外吸收的手性化合物 可测定圆二色谱。 谱线特征：产生具有峰状或谷状Cotton 效应的图谱。 Cotton效应：平滑曲线在所测化合物的最大吸收波 长处出现的异常的峰状或谷状曲线。峰为正Cotton， 谷为负Cotton。
在化合物紫外最大吸收处，是ORD产生Cotton效 应谱线跨越基线的位置；是CD产生Cotton效应 谱线的位置。
左旋偏振光和右旋偏振光在通过手性介质时不但产生了旋光现象， 而且还产生了因吸收系数不同而导致的“圆二色性”（CD）
21
2.旋光性与旋光谱（ORD, Optical Rotatary Dispersion）
在一定温度下，用某一波长测定一光学性物质时，其旋光 性与样品浓度和洗手池的长度有下列关系。
药学课件 天然产物化学成分的研究方法
醌类是一类分子中具有醌式结构的化合物。天然醌类多 为有色晶体，由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中 连接助色团后（-OH、-OMe等）多有颜色，故常作为动 植物、微生物的色素而存在于自然界中。
O
61 2 543
O
苯醌
O
OH O
萘醌
O O
邻醌
O
8 8a
1 9a
7
9
2
6
10310a源自4a54O
蒽醌
苯醌及萘醌多以游离状态存在，蒽醌往往结合成苷。 游离的醌类多具升华性，小分子的苯醌类及萘醌类具 有挥发性。游离醌类多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等 有机溶剂，微溶或不溶于水。而醌类成苷后，极性增 大，易溶于甲醇、乙醇、热水，几乎不溶于苯、乙醇 等非极性溶剂。蒽酮类衍生物多具有酚羟基，故呈酸 性，易溶于碱性溶剂。分子中酚羟基的数目及位置不 同，酸性强弱也不一样。
鞣质又称单宁或鞣酸，是一类复杂的多元酚类化合物 的总称，可与蛋白质结合形成致密、柔韧、不易腐败又 难透水的化合物。因此，制革工业上用以擦皮为革，所 以称为鞣质。
鞣质大多为无定形粉末，能溶于水、乙醇、丙酮、 乙酸乙酯等极性大的溶剂，不溶于乙酸、氯仿、苯、石 油醚等极性小的有机溶剂，可溶于乙醇和乙醇的混合溶 液中。 在提取中药有效成分时，一方面要考虑它的生理活性； 另一方面它也常作为杂质除去。
香豆素
香豆素母核为苯骈α-吡喃酮。环上常有取代基。 游离—— 能溶于沸 H2O，不溶或难溶冷 H2O，
可溶MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂。 因含Ar-OH故可溶于碱水中。 成苷—— 溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。 难溶极性小的有机溶剂。
木脂素（lignans）：
一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物。
O
61 2 543
O
苯醌
O
OH O
萘醌
O O
邻醌
O
8 8a
1 9a
7
9
2
6
10310a源自4a54O
蒽醌
苯醌及萘醌多以游离状态存在，蒽醌往往结合成苷。 游离的醌类多具升华性，小分子的苯醌类及萘醌类具 有挥发性。游离醌类多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等 有机溶剂，微溶或不溶于水。而醌类成苷后，极性增 大，易溶于甲醇、乙醇、热水，几乎不溶于苯、乙醇 等非极性溶剂。蒽酮类衍生物多具有酚羟基，故呈酸 性，易溶于碱性溶剂。分子中酚羟基的数目及位置不 同，酸性强弱也不一样。
鞣质又称单宁或鞣酸，是一类复杂的多元酚类化合物 的总称，可与蛋白质结合形成致密、柔韧、不易腐败又 难透水的化合物。因此，制革工业上用以擦皮为革，所 以称为鞣质。
鞣质大多为无定形粉末，能溶于水、乙醇、丙酮、 乙酸乙酯等极性大的溶剂，不溶于乙酸、氯仿、苯、石 油醚等极性小的有机溶剂，可溶于乙醇和乙醇的混合溶 液中。 在提取中药有效成分时，一方面要考虑它的生理活性； 另一方面它也常作为杂质除去。
香豆素
香豆素母核为苯骈α-吡喃酮。环上常有取代基。 游离—— 能溶于沸 H2O，不溶或难溶冷 H2O，
可溶MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂。 因含Ar-OH故可溶于碱水中。 成苷—— 溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。 难溶极性小的有机溶剂。
木脂素（lignans）：
一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物。