核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的应用(一)核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的应用核磁共振法（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种广泛应用于化学、物理和生物学等领域的分析技术。
在天然有机化合物的绝对构型测定中，核磁共振法具有重要的应用价值。
以下是核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的一些应用：1. 通过手性药物的绝对构型确定药效•核磁共振法可以通过测定手性药物分子中的手性碳原子附近的质子信号的不对称性，确定该药物的绝对构型。
由于手性药物分子的绝对构型对于药效的确定非常重要，核磁共振法能够为药物研发提供重要的信息。
2. 确定天然产物的绝对构型•天然产物中的绝对构型对于其活性和药理作用具有决定性影响。
核磁共振法可以通过测定天然产物分子结构中的手性碳原子的质子信号的不对称性，确定其绝对构型，从而为天然产物的活性研究提供重要的数据支持。
3. 优化合成路线•在有机合成过程中，通过核磁共振法可以测定生成物中手性碳原子的质子信号的不对称性，从而确定生成物的绝对构型。
这有助于优化合成路线，提高产物的合成效率和纯度。
4. 分析手性化合物的分离纯化过程•手性化合物的分离纯化过程中，核磁共振法可以通过测定目标分子中手性碳原子附近的质子信号的不对称性，确定所得分离产物的绝对构型。
这有助于判断分离纯化的效果和优化分离纯化过程。
5. 确定手性辅助剂的立体配置•手性辅助剂在有机合成中起到了非常关键的作用。
通过核磁共振法可以测定手性辅助剂中手性碳原子附近的质子信号的不对称性，确定其绝对构型。
这有助于优化手性辅助剂的设计和选择。
综上所述，核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中具有广泛而重要的应用价值。
通过测定手性分子中手性碳原子附近的质子信号的不对称性，核磁共振法可以确定化合物的绝对构型，为药物研发、合成优化和分离纯化等领域提供重要的数据支持。
6. 确定有机光电材料的绝对构型•在有机光电材料的研究中，核磁共振法可以通过测定分子中的手性碳原子附近的质子信号的不对称性，确定材料的绝对构型。
波谱学杂志第19卷第2期2002年06月 Chinese Journal of Magnetic Resonance Vol.19No.2 J un.2002文章编号:100024556(2002)01202032021应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法滕荣伟1,沈 平2,王德祖1,杨崇仁13(1.中国科学院昆明植物研究所,云南昆明650204;2.沈阳药科大学植物化学室,辽宁沈阳110016)摘 要:综述了应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的各种方法.根据方法的原理,将方法分为两类,一类是应用芳环抗磁屏蔽效应测定有机化合物绝对构型的NMR方法,包括Mosher法,改进的Mosher法,MPA以及其他AMAs手性试剂方法;另一类是应用配糖位移效应测定有机化合物绝对构型的NMR方法,包括42O2苯甲酰基葡萄吡喃糖甙方法和岩藻呋喃糖甙方法等.本综述包括各种方法的原理,测定绝对构型的步骤等.关键词:有机化合物;绝对构型;核磁共振中图分类号:O482.53 文献标识码:A有机化学家,特别是不对称合成化学家,常常需要确定合成或分离得到的光学活性化合物的绝对构型.应用有机合成的方法,在不干涉手性中心的条件下,可由已知构型的底物合成目的化合物;或从目的化合物转化得到已知绝对构型的底物;如果反应涉及到手性中心,则绝对构型的确定将更加复杂.另外,单晶X2射线衍射法是确定绝对构型非常可信的方法,但要求样品能获得晶型良好的单晶;旋光光谱(ORD)或圆二色谱(CD)也经常用于化合物的绝对构型的测定,条件是样品本身具有或通过反应引入发色官能团,然后应用经验规律来分析确定手性中心的绝对构型;另外,比旋光度比较法也比较常用.近十年来,随着许多新的手性试剂的应用,开发了许多应用核磁共振图谱测定绝对构型的新方法;并且高磁场核磁共振仪器的出现,使核磁共振方法在有机化合物的绝对构型的测定中发挥越来越大的作用.应用核磁共振方法测定有机化合物的绝对构型,主 收稿日期:2001208206;收修改稿日期:2001210215 作者简介:滕荣伟(19752),男,博士,植物化学专业 E2mail:tengrongwei@ 3通讯联系人 E2mail:cryang@要是测定R 和(或)S 手性试剂与底物反应的产物的1H 或13C NMR 化学位移数据,得到Δδ值与模型比较来推定底物手性中心的绝对构型[1].本综述根据方法的原理,将其分为两类,一类是应用芳环抗磁屏蔽效应确定绝对构型的NMR 方法;另一类是应用配糖位移效应确定绝对构型的NMR 方法.1 应用芳环抗磁屏蔽效应测定有机化合物绝对构型的NMR 方法1.1 Mosher 法在用核磁共振法测定有机化合物绝对构型的所有方法中,Mosher 法是最常用的一种方法.如在天然产物中,已报道应用于番荔枝内酯、多氧取代环已烯类成分、二萜、二氢呋喃类、甾醇类、三萜类等类型化合物[2～7].其他一些应用芳环抗磁屏蔽效应测定绝对构型的方法是以Mosher 法为基础发展起来的.1.1.1 经典Mosher 法Mosher 于1973年分别提出应用1H NMR 的Mosher 法[8]和应用19F NMR 的Mosher 法[9].1H NMR 的Mosher 法 该方法是将仲醇(或伯胺)分别与(R )和(S )2M TPA (α2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 )2M TPA 酯的1H NMR得到Δδ(Δδ=δS -δR ),在与Mosher 酯的构型关系模示图比较的基础上,根据Δδ的符号来判断仲醇手性碳的绝对构型.图1 (R )2M TPA 酯(1A )和(S )2M TPA 酯(1B )的构型关系模示图Fig.1 Configurational correlation model for (R )2M TPA derivatives (1A )and (S )2M TPA derivatives (1B )在Mosher 酯构型关系模示图中,仲醇H 2α、M TPA 的羰基和α2三氟甲基处于同一平面上[10].可以看出,由于苯环的抗磁屏蔽作用,L 2基团的质子在(R )2M TPA 酯中比在(S )2M TPA 酯中NMR 信号出现在较高场,所以Δδ为正值;而L 3基团的质子则刚好相反,Δδ为负值.将Δδ为负的质子放在M TPA 平面的左侧,将Δδ为负的质子放在M T 2PA 平面的左侧,然后根据模示图来判断手性中心的绝对构型.早期的1H NMR Mosher法,仅限于运用H 2β的Δδ符号.402波 谱 学 杂 志 第19卷19F NMR 的Mosher 法[9] 在只有低场核磁共振仪器情况下,对于较复杂的化合物,准确归属质子的化学位移比较困难,由于19F NMR 图谱上信号清楚简单,所以Mosher 又提出了19F NMR 的Mosher 法.19F NMR 的Mosher 法的应用前提是β位取代基的立体空间大小不同.通常情况下,两个非对映异构体(R )和(S )2M TPA 酯中其他影响19F NMR 化学位移的因素是相对固定的,19F NMR 化学位移的不同主要是由于两个非对映异构体中羰基对19F 的各向异性去屏蔽作用不同引起.如图2,仲醇基团L 2、L 3与M TPA 的甲氧基、苯环之间存在空间或电子云或两者皆有的相互作用,导致三氟甲基稍稍偏离M TPA 平面.假定苯环比甲氧基立体空间大,L 3基团比L 2基团空间大;那么与2B 相比,2A 中的三氟甲基与羰基应该更接近处于共平面位置,因此2A 中19F NMR 受到羰基的去屏蔽作用强于2B 中19F ,所以2A 中19F NMR 信号相对2B 处于低场.因此通过比较(R )和(S )2M TPA 酯的19F NMR 的化学位移值,结合模型图可以确定手性中心的绝对构型.图2 M TPA 酯19F NMR 构型关系模示图Fig.2 19F NMR configurational correlation models for diastereomeric M TPA derivatives1.1.2 改进的1H NMR Mosher 法[11～16]Takano 研究了21个M TPA 酯,发现M TPA 的苯环对非β位的远程质子同样存在抗磁屏蔽作用,与H 2β或H 2β’处于同一侧的更远的质子,其去屏蔽作用与H 2β或H 2β’相同[11].Kusumi 研究海马中分离得到的两个化合物1和3的绝对构型,水解后得到2和4,1H NMR Mosher 法测定手性中心为S ,并经单晶X 2射线衍射结果证实[12,16].与Takano 的研究结果类似,苯环的各向异性作用不仅仅局限与β位质子,还可以向更远的质子延伸;若将(R )和(S )2M TPA 酯的各个质子的Δδ计算出来(如5和8),发现正的Δδ值和负的Δδ值在化合物两侧整齐的排列.由此总结出改进的Mosher 方法.改进的502第1期 滕荣伟等:应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法Mosher 酯的模示图见图3.图3 一个M TPA 酯的M TPA 平面,质子H A ,B ,C 及H X ,Y,Z 分别处于平面的右侧和左侧([A ]);确定仲醇绝对构型的模型A ([B ]),所显示的是从箭头方向观察A 图时的情况Fig.3 The M TPA plane of an M TPA ester and configuration ,H A ,B ,C …and H X ,Y,Z …are on the right and left sides of the plane ,respectively ([A ]);Molel A is for the determination of the absolute configurations of the secondary alcohols([B ]).由于苯环的抗磁屏蔽作用,(R )2M TPA 酯中H A ,B ,C …的NMR 信号比(S )2M TPA酯相应的信号出现在较高场,所以Δδ为正值;而H X ,Y ,Z …刚好相反,Δδ为负值.将602波 谱 学 杂 志 第19卷Δδ值为正的质子放在M TPA 平面右侧,Δδ值为负的质子放在左侧,根据Model A 判断该仲醇的绝对构型.当得到的正Δδ和负Δδ值不规则地分布在分子中时,改进的Mosher 法不能使用,如化合物7中,a 键的M TPA 酯基受到H 22、H 27以及邻位偕二甲基的空间位阻作用,使得M TPA 平面扭曲,Mosher 法不能使用;通过反应转化羟基为e 键(8),得到满意的结果;又如化合物6,M TPA 酯基处于a 键,不能使用改进的Mosher 法;而e 键情况下,可以运用(5).因此,改进的Mosher 法不适用于有空间位阻的二级羟基,转化二级羟基到空间位阻较小的一侧有可能解决这一问题.改进的Mosher 法得到结果比经典Mosher 法中仅运用H 2β的Δδ符号来判断手性碳的绝对构型的结果更加可靠.1.1.3 Mosher 法的新应用Mosher 法测定伯醇β位手性中心的绝对构型 Mosher 法一般用于仲醇或伯胺相连手性碳的绝对构型的测定,Minale 等将Mosher 法应用到甾体化合物C 226位氧化(伯醇)的C 225位手性中心的绝对构型的测定[17],Rosa 等也将该方法用于测定与甾体侧链结构类似的化合物的伯醇β位手性中心的绝对构型[18].因此该方法可以测定下图所示模型化合物的伯醇β位手性中心的绝对构型.如上图所示的模型化合物中,可根据(R )2M TPA 酯和(S )2M TPA 酯中1位亚甲基的两个质子的化学位移和裂分情况来判断2位手性碳的绝对构型.若C 22为S 构型,则(R )2M TPA 酯中1位两个质子的化学位移比较接近,有时表现为一含两个H 的双重峰,而(S )2M TPA 酯中1位两个质子的化学位移相对分开,有时表现为两个分辨良好的双二重峰;若C 22为R 构型,则情况相反.如甾醇9,26位亚甲基质子在(R )2M TPA 酯中为两个分辨良好的双二重峰[δ4.14(J =6.6,10.8Hz )和δ4.28(J =6.4,10.8Hz )];而在(S )2M TPA 酯中则表现为一对702第1期 滕荣伟等:应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法分辨不好,几乎重叠的双二重峰[δ4.19和4.23];因此C 225位绝对构型为R.需要注意,如果手性中心附近有体积较大的官能团,由于空间位阻的影响,上述规律要谨慎使用.化合物10中,C 215连有体积较大的磺酸基,则26位亚甲基质子在(R )2M TPA 酯[δ4.15和4.25]和(S )2M TPA 酯[δ4.15和4.23]差别不大,不能判断.若先将磺酸基先水解掉,则可以应用上述规律[17].改进的Mosher 法测定氨基酸和伯胺α位手性中心的绝对构型[19] Kusumi 等运用改进的Mosher 法测定氨基酸和直链伯胺类化合物的绝对构型,取得满意的结果,样品需要量少于0.1mg.所应用的M TPA 平面和Model A 与仲醇时相同,如图4所示.图4 M TPA 平面和用于推定二级羟基(X =O )或伯胺(X =NH )绝对构型的模型AFig.4 M TPA plane and Model A to predict the absolute configurations of secondary alcohols (X =O )or Primary amines (X =NH )测得N 2(+)2(R )2和(-)2(S )2M TPA 衍生物的1H NMR 图谱,获得Δδ后,应用Model A 推定底物氨基酸或伯胺α位手性中心的绝对构型.同时,N 2(+)2(R )2和(-)2(S )2M TPA 衍生物的Δδ值还具有以下两点特征;a 、在所有情况下,α2H 的Δδ值为正;b 、M TPA 单元甲氧基的Δδ值为正,而氨基质子的Δδ值为负.1.1.4 应用MPA 试剂的Mosher 法常温方法 α2甲氧基苯基乙酸(MPA )最早由Raban 和Mislow 运用于确定对映异构体纯度[20].应用MPA 确定手性中心绝对构型的方法由Trost 提出,MPA 酯的优势构象模型图与M TPA 酯类似[23].应用MPA 法测定手性中心绝对构型的过程与M TPA 法类似[23～26].应用芳环去屏蔽效应测定绝对构型的NMR 方法(如Mosher 法)是以芳环官能团对底物的取代基产生选择性的抗磁屏蔽作用为基础的.因此反应产物的主要构象,主要构象的相对数量以及构象对NMR 化学位移的贡献等知识对推定最终结果都是必要的.在构象异构体中,若有一种对NMR 有贡献的构象异构体的数量为主,则将会获得大的Δδ值,从而得到可靠的构型结果.Riguera 等在1996年运用半经验计算法AM1(Austin Model 1)、动态核磁共振(DNMR )实验和芳环屏蔽效应计算方法研究M TPA 酯和MPA802波 谱 学 杂 志 第19卷酯的构象[21].结果表明,MPA 酯只有两种主要构象异构体,它们的数量差别很大,芳环的屏蔽作用清楚(图5),因此运用简化的模式图可以推测绝对构型.相反地,M TPA 酯存在3种主要构象异构体,在(R )2M TPA 酯中,L 1在ap1构象中处于苯环的屏蔽作用区域,而在sp1和sp2中不受影响;在(S )2M TPA 酯中,L 1在sp1构象中处于苯环的屏蔽作用区域,在sp2中处于苯环去屏蔽作用区域,而ap1中不受影响,sp1的数量较sp2稍多;因此L1基团的质子NMR 信号在(R )2M TPA 酯中比(S )2M TPA 酯中仅稍微处于低场,Δδ较小.所以空间位阻作用或实验因素(如NMR 测试溶剂或浓度)等引起构象平衡移动,就会较大程度影响Δδ的大小,从而影响绝对构型测定结果的可靠性.前面讨论化合物5和7,就是由于空间位阻,得到的Δδ的符号不能用简化的模式图来解释.图5 用MM 和AM1得到的(R )2M TPA 和(R )2MPA 酯的低能量构象平衡Fig.5 Equilibrium of low 2energy conformations of (R )2M TPA and (R )2MPA methyl esters ,as obtained by MM and AM1因此,M TPA 法的应用受到以下两方面的限制,其本身不利的构象特征以及存在屏蔽和去屏蔽作用相互抵消的现象.所以对于仲醇手性中心的绝对构型的确定,M TPA 方法没有MPA 法和下面要讨论的9A TMA 法及2NMA 等可靠[21].低温MPA 法 一般地,M TPA 法或MPA 法需要两种对映异构的手性试剂(R 和S 2M TPA ).Rigurea 等在两个不同温度下测定(R )和(S )2MPA 酯1H NMR 图谱,结果发现只需要一种构型的MPA 酯就可以推定底物的手性中心的绝对构型[26].如图6所示,在溶液中,MPA 酯存在两种旋转构象异构体sp 和ap.在低温(如室温)和相对更低温下测定MPA 酯的1H NMR 谱,比较两个条件下质子的化学位移.靠近苯环的质子L 2在低温条件下相对处于低场;与苯环同一侧的质子L 1在相对更低温条件下相对处于高场.比较两个温度下的质子的化学位移值得到ΔδT 1,T 2,根据文献[26]中的步骤就可以直接推定仲醇手性中心的绝对构型.低温MPA 法只需要一种手性试剂,一半仲醇样品量,并且大大简化化学反应、分离纯化等操作过程.902第1期 滕荣伟等:应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法图6 (a )(R )2M TPA 酯的构象异构体sp 和ap 的结构;(b )在构象异构体sp 和ap 中基团L 1和L 2质子的化学位移;(c )在室温(T 1)时,基团L 1和L 2质子平均的化学位移;(d )在一个相对室温低的温度(T 2)时,基团L 1和L 2质子平均的化学位移Fig.6 (a )Structure of the sp and ap conformaers of a (R )2M TPA ester ;(b )Chemical shifts of L 1and L 2in the sp and ap conformers ;(c )average chemical shifts of L 1and L 2at room temperature (T 1);(d )average chemical shifts of L 1and L 2at low temperature (T 2)1.1.5 应用AMAs 试剂(1NMA 、2NMA 、9A TMA 、2A TMA )的Mosher 法AMAs 是aryl (methoxy )acetic acid ,即芳基甲氧基乙酸的缩写,包括M TPA 和MPA 试剂以及其他芳基甲氧基乙酸试剂.进年来,属于这一类的几个手性试剂被开发应用到绝对构型的测定.Seco 等首先研究了一系列的AMAs 试剂,结果表明1NMA (12奈基2甲氧基乙酸)、2NMA (22奈基2甲氧基乙酸)和9A TMA (92蒽基2甲氧基乙酸)使NMR 信号分离的程度(用Δδ值表示)是M TPA 和MPA 的2到3倍[27].Kusumi 等进一步的研究表明,9A TMA 使NMR 信号向高场位移的大小比M TPA 大6到10倍,但各向异性作用的距离较短(近程);2NMA 使NMR 信号向高场位移的大小比M TPA 大大约3倍,并且其各向012波 谱 学 杂 志 第19卷异性作用的距离较远(远程)[27].9A TMA 、1NMA 、2NMA 和MPA 的各向异性作用的距离可以用下图的模型定量地加以理解.因此,由于2A TMA (22蒽基2甲氧基乙酸)试剂比2NMA 在抗磁屏蔽作用方向上多一个苯环,它的各向异性作用的距离将会更远.实验证明,如图化合物11,用2A TMA 试剂得到长链化合物的Δδ值比2NMA 大,特别是离C 210五键以上的质子的Δδ值比2NMA 的大得多.但是将2A TMA 试剂应用到环状化合物,其Δδ值与2NMA 和MPA 的Δδ值接近,但比9A TMA 的Δδ值小的多.可以用下图加以理解,9A TMA 有3个苯环起作用,而2A TMA 只有一个苯环起作用[28].2NMA 试剂不仅可以象1NMA 、M TPA 和MPA 等试剂一样,应用于一般仲醇(伯胺)的绝对构型的测定;并且与2A TMA 类似,特别适合于长链化合物的手性中心的绝对构型的测定.主要是以下两个原因:a 、2NMA 的各向异性作用的距离较远(远程);b 、由于长链化合物的1H NMR 信号重叠,即使运用2D NMR 如1H 21H COSY 、TOCSY 有时也很难准确归属相应质子的化学位移;2NMA 酯由于萘环比较强的抗磁屏蔽作用,使长链上某一侧的信号向高场位移,从而可能使这些NMR 信号产生分离,容易归属.另外,与其他用于确定仲醇绝对构型的试剂如9A TMA 、2A TMA 、P GM E 、MPA 和M TPA 等相比,2NMA 是最方便有效的试剂.因为,萘环的各向异性作用比M TPA 苯环的各向异性作用大得多,所以得到Δδ值大;其次,光学纯度的2NMA 试剂很容易大量制备.2NMA 成功测定了一个复杂的多醚类化合物YTX 的C 24位的绝对构型,这个化合物从海洋生112第1期 滕荣伟等:应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法物扇贝中分离得到[29].另外,用9A TMA 、2A TMA 、2NMA 和1NMA 测定绝对构型,Δδ值比较大;所以往往只需要制备一种相应试剂的非对映异构体,将其1H NMR 化学位移与底物仲醇的1HNMR 化学位移比较得出Δδ,就可以判断手性中心的绝对构型.Riguera 等人还运用伯醇与(R )和(S )29A TMA 形成酯,通过1H NMR 测定伯醇β位手性中心的绝对构型[30].在相应的(R )和(S )29A TMA 酯的构象模式图中,MeO 2C α2CO 2O 2C 1′2C 2′2H 处于同一平面.在(R )29A TMA 酯中,L1与芳环处于同侧,受到芳环的屏蔽作用,质子的化学位移比(S )29A TMA 酯中相应质子处于高场(ΔδRS 值为负);L 2基团刚好相反,ΔδRS 值为正.这种方法可以测定绝大多数伯醇β位的绝对构型,但是如果手性中心是环的一部分或存在强的空间位阻,必须用从头计算法(ab initio )或MM (Molecular Mechanics )计算方法确证反式形式是9A TMA 酯最稳定的构象(图7),才能运用模式图得出正确结果.图7 确定伯胺β2位手性中心绝对构型的构型模型Fig.7 Configurational Model for the determination of the absolute configuration of β2chiral primary alcohols by NMR spectroscopyΔδ值的大小是芳基甲氧基乙酸(AMAs )试剂芳环产生屏蔽作用强度的指示.Seco 等人的研究表明,当核磁共振1H NMR 测定的温度下降时,芳基甲氧基乙酸衍生物旋转构象异构体之间数量发生变化,Δδ的绝对值变大,更容易推定绝对构型,结果更加可靠[31].1.1.6 MNCB 和MBCN 法212波 谱 学 杂 志 第19卷前面提到,Mosher法对于空间位阻大的羟基难以运用.Fukushi等人运用22(2’2甲氧基21’2萘基)23,52二氯苯甲酸(MNCB)和2’2甲氧基21,1’2二萘基222甲酸(MBCN)试剂,测定仲醇的绝对构型,适用范围广,并且可以用于有空间位阻的二级羟基的手性中心绝对构型的测定[32].以MNCB酯,其优势构象如图8所示.在此优势构象中,α2H、酯羰基和苯环在同一平面,仲醇单元靠近萘环;MNCB单元的苯环和萘环相互垂直.由于萘环的抗磁屏蔽效应,MNCB酯中,Ha,Ha′,和Hb,Hb′的NMR信号相对底物仲醇的信号出现在高场,同时Ha在(aR)2MNCB酯中应该相对比在(aS)2MNCB酯中处于高场;而Hb则相反.因此若规定Δδ=δaS-δaR,则位于CB平面左侧的质子的Δδ值为正,而右侧的质子的Δδ值为负;但是位于界限平面(border plane)以下的质子的Δδ值是不可预见的,因为这些质子受到偏离优势构象的强烈作用,但是这些质子的Δδ值符号倾向于与α2H质子的Δδ值符号相同.获得MNCB酯的Δδ值后,与模型A比较,推定仲醇的绝对构型.图8 Model A和(aS)2MNCB衍生物的构型相关图Fig.8 Configurational correlation for the(aS)2MNCB derivatives and Model A1.1.7 FDPEA法测定伯胺β位手性中心绝对构型Harada等人采用手性试剂FDPEA(12氟22,42二硝基苯基252苯基乙胺)测定伯胺α碳的绝对构型[33].通常在弱碱条件下,伯胺与(R)或(S)2FDPEA反应生成FDPEA衍生物.FDPEA衍生物的构象如图9所示,由于存在分子内氢键所以构象比较牢固.这种构象可以通过UV(340nm和415nm)以及NOE实验(PEA的α2H和伯胺α2H都与DBN的H26存在10～20%的NOEs)得到证实.如图9B,在(R)2FDPEA衍生物中,取代基R受到苯环的抗磁屏蔽作用;在(S)2FD2 PEA衍生物中,取代基R′受到苯环的抗磁屏蔽作用.因此若规定Δδ=δR-δS,位于DNB平面左侧的质子的Δδ为负值,而右侧的质子的Δδ为为正值.根据Model C推定手性中心的绝对构型.与Mosher法比较,FDPEA法测定伯胺α碳绝对构型具有以下优点:a、FDPEA的酯化比M TPA等试剂容易的多;b、由于存在分子内氢键,DPEA衍生物的构象比较牢固;并且这种构象可以简单地通过UV以及NOE实验来确定;c、Δδ值比改进的Mosher 法大接近5倍.1.1.8 FFDNB法[34]测定二级羟基的绝对构型图9 (A)伯胺2(R)2FDPEA衍生物的构象;(B),(C)从箭头所示方向观察(R)2和(S)2FDPEA衍生物Fig.9 Conformation of Primary amino compound2(R)2FDPEA derivatives(B)and(C)Views of the(R)2and(S)2FD2 PEA derivatives drawn from the direction shown by the outline arrow in(A)FFDNB法与FDPEA法的原理、产物都是类似的.因为FDPEA与仲醇反应不能生成测定构型所需要的酯,所以在弱碱条件下仲醇先与FFDNB(1,52二氟22,42二硝基苯)反应得到仲醇2FDNB衍生物,然后引入(R)和(S)2PEA(苯基乙胺),得到构象稳定的DPEA衍生物,再通过1H NMR方法测定仲醇的绝对构型[34].DPEA衍生物的构象与FDPEA衍生物的构象相似.同样地,若规定Δδ=δR-δS,位于DNB平面左侧的质子的Δδ为负值,而右侧的质子的Δδ为为正值.根据下图Model C推定手性中心的绝对构型.1.1.9 P G DA和P GM E法测定羧酸β位手性中心的绝对构型P G DA和P GM E法是测定类型Ⅰ羧酸的绝对构型的方法[35].P G DA和P GM E分别是苯基甘氨酸二甲酰胺和苯基甘氨酸二甲酯.P G DA和P GM E衍生物的优势构象如图10所示,C1至Y5处于同一平面是苯环对R1或R2产生有效的抗磁屏蔽作用的前提.P G DA和P GM E衍生物在溶液中满足共平面的条件.因此,由于苯环的抗磁屏蔽作用,(S)2P G DA或P GM E衍生物中的H X,Y,Z…的NMR信号比(R)2P G DA或P GM E衍生物中相应的信号出现较高场,所以Δδ为负值;而H A,B,C…刚好相反,Δδ为正值.根据Δδ(Δδ=δS-δR)的符号,结合Model B可以判断类型Ⅰ羧酸的绝对构型.该方法也适用于伯醇β位手性中心的绝对构型测定,只是要先将伯醇氧化为羧酸.Fig.10 Conformation of PG DA and PGME derivatives and Model B2 应用配糖位移效应确定二级羟基绝对构型的NMR方法这种方法的原理与前面讨论的Mosher法以及与Mosher法类似的方法的原理是不同的.Mosher法及其类似方法是运用芳香取代基的抗磁屏蔽效应,这些方法都要求关键取代基应当处于相应的构象位置,从而符合所应用的优势构象.但是Mosher类型酯或衍生物通常是由几个处于平衡转化的旋转构象异构体组成,认识这种平衡转化及其旋转构象异构体是比较困难的,除非采用分子机制计算(MMC).但是,配糖连结位置的构象已经研究的比较清楚,通常配糖连结位置受到糖基的特征取向(exo2anomeric effect)作用[36,37],所以比较稳固;认识这种构象也比较容易,可以简单的运用观察到糖基端基质子(H21′)和次甲基质子(H2α)之间显著的NOE来识别. 2.1 葡萄吡喃糖甙13C NMR方法[38～40]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.配糖连接点的构象如图11所示.这种方法包括下面5个步骤(13C NMR图谱在吡啶里测定),(1)、测定仲醇的13C NMR图谱;(2)、合成仲醇β2D2或α2D2葡萄吡喃配糖体;(3)、测定β2D2或α2D2葡萄吡喃配糖体的13C NMR图谱;(4)、根据公式计算葡萄糖单元端基碳、仲醇α碳和两个β碳的配糖位移:Δδ(anomeric carbon)=δ(alcoholic glucoside)-δ(methyl glucoside)Δδ(αandβcarbons)=δ(alcoholic glucoside)-δ(alcohol);图11 配糖连接点的构型Fig.11 Configurations around glucosidic linkages(5)、将已知绝对构型的仲醇的配糖位移Δδ值总结列于表中,将计算的Δδ值与表中的配糖位移效应比较确定底物仲醇手性中心的绝对构型.Seo等主要讨论了仲醇β位都是亚甲基、1～2个取代基在syn2β位(空间位阻情况Ⅰ)、1～2个取代基在anti2β位(空间位阻情况Ⅱ)3种情况,没有讨论在syn2β位和anti2β位都有1～2个取代基的情况.这个方法也可以用42O2乙酰基葡萄吡喃糖甙.不过可能由于C22’位乙酰基构象的原因,引起一小部分的配糖位移值使绝对构型的推定造成模糊.另外,只要C22’位是e键羟基的吡喃糖甙都可以运用这个方法,如半乳吡喃糖甙、木糖吡喃糖甙.本方法只需要制备一种仲醇配糖体.但是该方法是以与已知绝对构型仲醇的配糖位移Δδ值比较来推定绝对构型,所以该方法的应用范围较小,可靠度不够.2.2 42O2乙酰基葡萄吡喃甙1H NMR方法Faghih等研究空间位阻情况Ⅰ和空间位阻情况Ⅱ两种情况下四2O2乙酰基葡萄吡喃甙引起1H NMR位移效应[41].规定NMR氢的配糖位移效应:糖部分Δδs=δ(alcoholic glc2Ac4)2δ(methyl glc2Ac4);甙元部分ΔδA=δ(alcoholic glc2Ac4)2δ(alcohol).结果发现仲醇甙元α2H和β2H(synβ2H或antiβ2H)的化学位移的变化很大,并可指示仲醇的构型特征.相对而言,糖基部分质子的Δδs对仲醇结构指示作用较弱.空间位阻情况Ⅰ,R2仲醇的β2D2glc2Ac4(或S2仲醇的α2D2glc2Ac4)的antiβ2H的ΔδA 为负值(-0.02～0.27);空间位阻情况Ⅱ,S2仲醇的β2D2glc2Ac4(或R2仲醇的α2D2glc2 Ac4)的antiβ2H的ΔδA为正值(0.05～0.18);R2仲醇的glc2Ac4的α2H比S2仲醇的glc2 Ac4α2H处于低场.由于本方法所需仲醇样品量少,所以比葡萄吡喃糖甙13C NMR方法更具实际应用价值.本方法中,对仲醇结构有最重要指示作用是仲醇甙元β2H的配糖位移效应.该方法的实际应用还需更进一步地研究.2.3 42O2苯甲酰基葡萄吡喃甙1H NMR方法42O2苯甲酰基葡萄吡喃甙方法是运用芳环抗磁屏蔽效应,又应用配糖化引起的1H NMR位移作用[42].与前面两个方法类似,42O2苯甲酰基葡萄吡喃甙方法一般只需要制备一种仲醇配糖体.42O2苯甲酰基葡萄吡喃甙的优势构象如图12所示.规定D2葡萄吡喃甙衍生物中质子的化学位移和仲醇底物相应质子的化学位移之差为Δδ=δD-δROH;D2葡萄吡喃甙衍生物中质子的化学位移和L2葡萄吡喃甙衍生物相应质子的化学位移之差为Δδ=δD-。
根据1H-NMR推出有机化合物的分子结构式zuozhe一、实验目的(1)了解核磁共振谱的发展过程，仪器特点和流程。
(2)了解核磁共振波谱法的基本原理及脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪的工作原理。
(3)掌握AV300MHz核磁共振谱仪的操作技术。
(4)熟练掌握液体脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪的制样技术。
(5) 学会用1HNMR谱图鉴定有机化合物的结构。
二、实验原理1H-NMR的基本原理遵循的是核磁共振波谱法的基本原理。
化学位移是核磁共振波谱法直接获取的首要信息。
由于受到诱导效应、磁各向异性效应、共轭效应、范德华效应、浓度、温度以及溶剂效应等影响，化合物分子中各种基团都有各自的化学位移值的范围，因此可以根据化学位移值粗略判断谱峰所属的基团。
1H-NMR中各峰的面积比与所含的氢的原子个数成正比，因此可以推断各基团所对应氢原子的相对数目，还可以作为核磁共振定量分析的依据。
偶合常数与峰形也是核磁共振波谱法可以直接得到的另外两个重要的信息。
它们可以提供分子内各基团之间的位置和相互连接的信息。
根据以上的信息和已知的化合物分子式就可推出化合物的分子结。
图1是1H-NMR所用的脉冲序列。
图1： zg脉冲序列三、仪器与试剂1. 仪器：瑞士bruker公司生产的AVANCE300NMR谱仪；ø5mm的标准样品管1支。
滴管1个。
2. 试剂：TMS（内标）；CDCL3（氘代氯）仿；未知样品。
四、操作步骤1. 样品的配制：取2mg的:C9H10O2）放入ø 5mm核磁共振标准样品管中，再将0.5ml氘代氯仿也加入此样品管中（溶液高度最好在3.5—4.0cm之间），轻轻摇匀，等完全溶解后，方可测试。
若样品无法完全溶解，也可适当加热或用微波震荡等致其完全溶解。
2. 测谱：(1)样品管外部用天然真丝布擦拭干净后再插入转子中，放在深度规中量好高度。
严格按照操作规程（此处操作失误有可能摔碎样品管损害探头！）。
按下“Lift on/off”键，此键灯亮。
核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的应用核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）法是一种重要的物理化学手段，在天然有机化合物绝对构型测定中起着关键作用。
通过核磁共振技术，可以确定有机化合物分子的空间结构，包括其立体化学，手性中心的配置以及相对构型等信息。
核磁共振法基于核自旋的性质，该性质使得原子核在外加磁场中呈现特定的能级结构。
当有机化合物中的原子核处于外加磁场下时，它们会发生共振现象。
通过测定共振频率和关联的积分强度，可以推断有机化合物的结构。
在天然有机化合物的绝对构型测定中，核磁共振法可以通过不同技术手段来实现。
其中最常用的技术是核磁共振手性分析（NMR chiral analysis）和核磁共振氢偶合常数（NMR J-coupling constant）测量。
核磁共振手性分析是一种通过核磁共振谱图的不对称性来确定化合物手性中心的配置的方法。
对于手性化合物，其核磁共振信号会被分成两个峰，分别对应于两种手性体。
通过测定不同手性体的J-coupling常数，可以确定手性中心的配置。
J-coupling常数是核磁共振中两个紧邻核自旋耦合的度量，可以提供有机化合物内部的连接模式。
通过测量J-coupling常数的大小和正负号，可以确定化合物内部的相对构型。
将相对构型与已知的立体化学信息进行比对，从而推导出天然有机化合物的绝对构型。
除了核磁共振手性分析和J-coupling常数测量外，核磁共振法还可以通过核磁共振远程硬件效应（NMR long-range residual dipolar coupling，LR-RDC）分析来确定绝对构型。
LR-RDC是指在分子内部空间中存在不对称性的情况下，由远距离的相互作用导致的核磁共振信号的变化。
通过测定LR-RDC的大小和方向，可以确定有机化合物的绝对构型。
值得注意的是，核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的应用还面临一些挑战。
