ＩＳＳＮ１００２４９５６ ＣＮ１１—２０３４／Ｔ 实验技术与管理 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 第３ｏ卷第４期２０１３年４月 Ｖｏ１．３０ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１３
核磁共振氢谱研究二氢杨梅素的抗氧化机理
郑秋阉 ，范晶晶。，陈呜才。，许 凯。
（１．潍坊学院化学化工与环境工程学院，山东潍坊２６１０６１；２．潍坊学院生物与农业工程学院， 山东潍坊 ２６１０６１；３．中国科学院广州化学研究所，广东广州 ５１０６５０）
摘要：通过核磁共振氢谱研究了二氢杨梅素（ＤＭＹ）与引发剂混合加热后ＤＭＹ分子中羟基的变化，从 ＤＭＹ的结构人手对其抗氧化机理进行了分析。结果表明，ＤＭＹ的抗氧化活性中心在其分子中Ｂ环的３个 相邻的羟基上，初步揭示了ＤＭＹ抗氧化机理。 关键词：天然抗氧剂；二氢杨梅素；抗氧化机理；构效关系 中图分类号：Ｒ２８５．１－３３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２—４９５６（２０１３）０４—００３０—０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｄｉｈｙｄｒｏｍｙｒｉｃｅｔｉｎ ｂｙ Ｈ－ＮＭＲ
Ｚｈｅｎｇ Ｑｉｕｋａｉ ，Ｆａｎ Ｊｉｎｇｊｉｎｇ ，Ｃｈｅｎ Ｍｉｎｇｃａｉ。，Ｘｕ Ｋａｉ。
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｅｉｆａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｉｆａｎｇ ２６１０６１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｅｉｆａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｉｆａｎｇ ２６１０６１，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（ＣＡＳ），Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｈｙｄｒｏｘｙｌｓ ｉｎ ｄｉｈｙｄｒｏｍｙｒｉｃｅｔｉｎ（ＤＭＹ）ｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｉｔｉａｔｏｒ ａｆｔｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ Ｈ ＮＭＲ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｅｔｕｒａ１ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ＤＭＹ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｈｙｄｒｏｘｙｌｓ ｉｎ ｒｉｎｇ—Ｂ ｏｆ ＤＭＹ ａｒｅ ａｃｔｉｖｅ ｃｅｎｔｅｒｓ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＤＭＹ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ；ｄｉｈｙｄｒｏｍｙｒｉｃｅｔｉｎ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ—ａｃｔｉｖｉｔｙ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
第3章 核磁共振氢谱
核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）是近十几年来发展起来的新技术，它与元素分析、组外光谱、红外光谱、质谱等方法配合，已成为化合物结构测定的有力工具。目前核磁共振已经深入到化学学科的各个领域，广泛应用越有机化学、生物化学、药物化学、罗和化学、无机化学、高分子化学、环境化学食品化学及与化学相关的各个学科，并对这些学科的发展起着极大的推动作用。
核磁共振测定过程中不破坏样品，仪分样品可测多种数据；不但可以测定纯物质，也可以测定彼此型号不重叠的混合物样品；不但可以测定有机物，现在许多无机物的分子结构也能用核磁共振技术进行测定。
3.1 核磁共振的基本原理
3.1.1 原子核的磁矩
原子核是带正电的粒子，若其进行自旋运动将能产生磁极矩，但并不是所有的原子核都能产生自旋，只有那些中子数和质子数均为奇数，或中子数和质子数之一为奇数的原子核才能产生自旋。如1H、13C、15N、19F、31P……、119Sn等。这些能够自旋的原子核进行自旋运动时能产生磁极矩，原子核的自旋运动与自旋量子数I相关,I=0的原子核没有自旋运动。只有I≠0的原子核有自旋运动。
原子核由中子和质子所组成，因此有相应的质量数和电荷数。很多种同位素的原子核都具有磁矩，这样的原子核可称为磁性核，是核磁共振的研究对象。原子核的磁矩取决于原子核的自旋角动量P，其大小为：
P=√𝐼(𝐼+1)ℎ2𝜋
式中：I为原子核的自旋量子数。h为普朗克常数。
原子核可按I的数值分为以下三类：
（1）中子数、质子数均为偶数，则I=0，如12C、16O、32S等。此类原子核不能用核磁共振法进行测定。
（2）中子数与质子数其一为偶数，另一为奇数，则Ｉ为半整数，如
I=1/2： 1H、13C、15N、19F、31P、37Se等；
I=3/2： 7Li、9Be、11B、33S、35Cl、37Cl等；
化学核磁共振氢谱原理
核磁共振（NMR）是一种基于核自旋转动的技术，可以用来检测原子核周围的局部化电子云的情况。在NMR谱中，谱线的位置和相对强度提供了有关被测物质分子结构和环境的信息。其中，核磁共振氢谱是应用最为广泛的一种NMR谱，因为氢是最常见的元素，并且其核表现出的巨大概率使其成为研究分子结构和分子动力学的理想工具。
核磁共振氢谱中，样品应置于强磁场中，如1.5T或3T。磁场越强，谱线分辨率就越高。当样品置于磁场中时，样品中的氢原子的核自旋将产生磁偶极矩，指向磁场的方向。由于氢原子核是质子，其核自旋量子数I=1/2，有两个可分裂的能级，一个高能级和一个低能级。处于低能级态的核愿意对准磁场的方向，而处于高能级态的核要反对磁场的方向，它们会呈现两个核自旋状态，称为alpha（↑）和beta（↓）。
如果在磁场中应用一个射频脉冲，使得大量的α核的磁偶极矩沿着磁场的方向发生倒转转到β核状态，即翻转角度θ=180°，这可以通过正弦射频场产生。当射频场停止时，翻转后的核会返回到α或β状态，向高或低能级态发送能量，然后释放出辐射能。这些释放出来的能量共振与垂直于磁场的射频场产生的能量相互作用而产生一个感应电压，可以通过探测器检测。由于磁场对于相邻的原子核有微小的差别，因此每个化学位阶均会产生磁共振信号，这称为化学位移。确切的化学位移是由核自旋和电子环境的相互作用以及相邻的核自旋和化学结构特性的影响所决定的。
化学位移是以化学位移量（单位是ppm）表达的，可以用来识别不同的化合物和它们的结构，以及定量计算样品中每种化合物的相对数量。从氢谱中识别化学位移可以进一步了解分子结构及其他化学性质。例如，苯环上的氢原子的化学位移约为7.2 ppm，而甲基上的氢原子的化学位移约为0.9 ppm。此外，不同的化学官能团也可能对氢的化学位移产生影响。例如，羧酸基会通过与周围的氢原子进行氢键作用来影响化学位移，使它们呈现较高的位移，化学位移约为10-13 ppm。
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核磁共振氢谱解析方法
1、核磁共振氢谱谱图的解析方法
a.检查整个氢谱谱图的外形、信号对称性、分辨率、噪声、被测样品的信号等。
b.应注意所使用溶剂的信号、旋转边带、C卫星峰、杂质峰等。
c.确定TMS的位置，若有偏移应对全部信号进行校正。
d.根据分子式计算不饱和度u。
e.从积分曲线计算质子数。
f.解析单峰。对照附图I是否有－CH3-O-、CHCOCH3N=、CH3C、RCOCH2Cl、RO-CH2-Cl等基团。
g.确定有无芳香族化合物。如果在范围内有信号，则表示有芳香族质子存在。如出现AA`BB`的谱形说明有芳香邻位或对位二取代。
h.解析多重峰。按照一级谱的规律，根据各峰之间的相系关系，确定有何种基团。如果峰的强度太小，可把局部峰进行放大测试，增大各峰的强度。
i.把图谱中所有吸收峰的化学位移值与附图I相对照，确定是何官能团，并预测质子的化学环境。
j.用重水交换确定有无活泼氢。
k.连接各基团，推出结构式，并用此结构式对照该谱图是否合理。再对照已知化合物的标准谱图。
2、核磁共振氢谱谱图解析举例
例1：已知某化合物分子式为C3H7NO2。测定氢谱谱图如下所示，推定其结构。
解析 计算不饱和度u=1,可能存在双键，和有小峰，峰高不大于1个质子，故为杂质峰。经图谱可见有三种质子，总积分值扣除杂质峰按7个质子分配。从低场向高场各峰群的积分强度为2：2：3，可能有－CH2－、－CH2－、－CH3－基团。各裂分峰的裂距（J），低场三重峰为7Hz，高场三重峰为8Hz，所以这两个三峰没有偶合关系，但它们与中间六重峰有相互作用。这六重峰的质子为2个，所以使两边信号各裂分为三重峰。则该化合物具有CH3－CH2－CH2－结构单元。参考所给定的分子式应为CH3－CH2－CH2－NO2，即1－硝基丙烷。
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例2：已知某化合物分子式为C7H16O3，其氢谱谱图如下图所示，试求其结构。
解析 计算不饱和度u=0，为饱和化合物。从谱图看出有三种质子，其质子比为1：6：9，δ为1－4之间有明显CH3－CH2－的峰形，δ为CH3－CH2－中甲基峰，9个质子三个等价甲基，被邻接－CH2－分裂为三重峰。δ处应为－CH2－，有6个质子三个等价亚甲基，可能连接氧原子，所以在较低场共振，同时被邻接甲基分裂为四重峰。更低场δ处为单峰，含有1个质子，说明无氢核邻接，是与氧相接的一个次甲基峰。连接各部分结构应为(CH3－CH2－O)3CH与标准谱对照相吻合。
