河北医科大学药学院 第5节生物碱的结构测定 Structural identification 生物碱结构复杂！ 虽然19世纪初就分离得到很多生物碱， 但因当时条件限制，大多数并未确定结构。 里 。当时主要通过化学反应、元素分析、化 学降解、衍生物分析等手段推测分子结构。 0 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 2 3 第5节 生物碱的结构测定 Structural identification 4 生物碱结构复杂！ 虽然19世纪初就分离得到很多生物碱， 但因当时条件限制，大多数并未确定结构。 ☞ 当时主要通过化学反应、元素分析、化 学降解、衍生物分析等手段推测分子结构
河北医科大学药学院 例：直到1870年才通过化学法确定相对 简单的生物碱毒芹碱的分子结构。 ▲通过化学反应、元素分析、化学降解、 衍生物分析等方法推测分子结构。 例：1806年发现吗啡单体，1925完成结构确定， 1952年完成全合成。 吗啡(morphine) 马钱子碱(strychnine). 例：1818年得到马钱子碱单体，1946年确定结构， 1954年完成全合成。 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 3 5 例：直到1870年才通过化学法确定相对 简单的生物碱毒芹碱的分子结构。 N H 毒芹碱 （coniine） Zn N N COOH [O] [O] 两次霍夫曼彻底 甲基化消除反应 ▲ 通过化学反应、元素分析、化学降解、 衍生物分析等方法推测分子结构。 6 吗啡（morphine） HO O NH HO N O O N H H H H 马钱子碱（strychnine） 例：1806年发现吗啡单体，1925完成结构确定， 1952年完成全合成。 例：1818年得到马钱子碱单体，1946年确定结构， 1954年完成全合成
河北医科大学药学院 在早期结构研究过程中，发现了许多 新的、有价值的反应和实验技术。 上4o生 ● △为有机化学理论、技术的发展 做出了巨大贡献。 对于复杂生物碱分子结构确定， 主要是在上个世纪才完成的。 例：利血平从发现到确定结构，再到全合成， 仅仅用了几年时间（1952~1956)。 OCH v:0. 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 4 7 在早期结构研究过程中，发现了许多 新的、有价值的反应和实验技术。 △ 为有机化学理论、技术的发展 做出了巨大贡献。 OCH3 OCH3 OCH3 COOCH3 * * * * * * OCH3 H H N NH OCH3 H H OC O 8 对于复杂生物碱分子结构确定， 主要是在上个世纪才完成的。 例：利血平从发现到确定结构，再到全合成， 仅仅用了几年时间（1952~1956）。 reserpine CH3O OCH3 OCH3 OCH3 reserpine N H OCH3 OC O H H CH3OOC H N MF: C33H40N2O9 MW: 609
河北医科大学药学院 多 未知分子结构的判断主要有两种方法 「化学法 物理法（仪器法，波谱法） ▲波谱法将会更多地取代经典的化学分析法 ▲若将二者结合应用，将对工作更有利。 如： 》利用检识反应判断化合物的类型。 》与已知对照品进行某些物理数据的对照 >元素定量分析结合波谱数据推测结构。 仪器分析的迅速发展大大缩短了研究时间！ 。UV可指示共轭体系及芳香环的存在。 。R可指示存在的某些官能团 一NMR可对分子结构、官能团给出决定性结论。 。MS不仅可测定相对分子量，同时能根据碎片 分析的裂解情况，有助分子结构的测定。 。X-ray测定分子绝对构型起着决定作用。 ◆许多复杂结构的测定可以在短时间内完成。 ◆迄今已确定结构的生物碱~1万余种。 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 5 9 未知分子结构的判断主要有两种方法： 化学法 物理法（仪器法，波谱法） ▲ 波谱法将会更多地取代经典的化学分析法。 ▲ 若将二者结合应用，将对工作更有利。 如： 利用检识反应判断化合物的类型。 与已知对照品进行某些物理数据的对照。 元素定量分析结合波谱数据推测结构。 10 仪器分析的迅速发展大大缩短了研究时间！ ☞ UV 可指示共轭体系及芳香环的存在。 ☞ IR 可指示存在的某些官能团。 ☞ NMR 可对分子结构、官能团给出决定性结论。 ☞ MS 不仅可测定相对分子量，同时能根据碎片 分析的裂解情况，有助分子结构的测定。 ☞ X-ray 测定分子绝对构型起着决定作用。 ◆ 许多复杂结构的测定可以在短时间内完成。 ◆ 迄今已确定结构的生物碱 ~ 1 万余种
河北医科大学药学院 课外阅读： 天然药物化学史话： “四大光谱”在天然产物结构鉴定中的应用 J1.中草药，2016,47(16)：2779-2796. 作者单位：河北医科大学茜学院四 一、紫外光谱 UV spectrum *仅对具有完整共轭体系 的分子才具有一定价值 *生色团决定其UV特点 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 6 11 王思明, 付 炎, 刘 丹, 王于方, 李力更, 霍长虹, 李 勇, 刘 江, 张嫚丽, 史清文* . 天然药物化学史话： “四大光谱”在天然产物结构鉴定中的应用 [J]. 中草药, 2016, 47(16): 2779-2796. 课 外 阅 读 ： 作者单位：河北医科大学药学院 12 一、紫 外 光 谱 UV spectrum *仅对具有完整共轭体系 的分子才具有一定价值 *生色团决定其UV特点
河北医科大学药学院 UV 能秀来什么重要猪构信是 旦 1.生物碱结构分类与其UV光谱特点（简介） 生色团（含N)组成分子的基本骨架并参与 共轭体系，则其UV谱具有一定价值。 如：吡啶类、喹啉类、吲哚类等生物碱。 ◇ ◇ 幻∞ t啶pyridine座啉quinoline明嗓indole吖啶cridine 、对于其它生物碱，UV应用价值不大。 。见下页示例图谱◆“ 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 7 13 UV 能带来什么重要结构信息 14 1. 生物碱结构分类与其UV光谱特点（简介） 生色团（含N）组成分子的基本骨架并参与 共轭体系，则其 UV 谱具有一定价值。 ☞ 如：吡啶类、喹啉类、吲哚类等生物碱。 ▼ 对于其它生物碱 ，UV 应用价值不大。 吡啶pyridine 喹啉quinoline 吲哚indole 吖啶acridine ☞ 见下页示例图谱 N N N N
河北医科大学药学院 例：几个含氨杂环化合物的UV谱图。 200 30401 例：几个含氮杂环化合物的UV谱图。 o 300 400/ ∞ 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 8 15 例：几个含氮杂环化合物的UV谱图。 16 例：几个含氮杂环化合物的UV谱图
河北医科大学药学院 2.生物碱UV谱与pH值的关系（略）☐ 若受pH影响改变N的状态，且N与共轭体系 相连，则其在酸/碱性介质中的UV谱图不同。 ⑧否则，pH对生物碱的UV谱吸收影响不大。 二、红外光谱 IR spectrum 旦 天然药物化学室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 9 17 2. 生物碱 UV谱与pH值的关系（略） 若受pH影响改变N的状态，且N与共轭体系 相连，则其在酸/碱性介质中的UV谱图不同。 ☞ 否则，pH 对生物碱的 UV 谱吸收影响不大。 18 二、红 外 光 谱 IR spectrum
河北医科大学药学院 IR 能梦来什么重要猪执信是 L.胺基(amino gruops)的吸收 ★胺基N-H伸缩： 形成H键3300-3000cm1 不形成H键3550-3320cm f对称-3400cm1 ★伯胺两个N-H峰： ,反对称3500cm1 ★仲胺一个N-H峰：3000-3300cml ★叔胺无N-H吸收带。 ★铵一个N-H吸收带：31752381cmr宽峰 天然药物化学室李力更教授 10
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 10 19 IR 能带来什么重要结构信息 ★ 伯胺两个N-H峰： ★ 胺基N-H伸缩： 1. 胺基（amino gruops）的吸收 ★ 仲胺一个N-H峰： 3000~3300cm-1 形 成 H 键 3300~3000 cm-1 不形成 H 键 3550~3320 cm-1 对 称 ~3400 cm-1 反对称 ~3500 cm-1 ★ 叔胺无N-H吸收带。 ★ 铵一个N-H吸收带：3175~2381cm-1宽峰
河北医科大学药学院 胺的红外吸收示意图1 0m2m201601200000 M N-H8 20 2w1601m800 胺的红外吸收示意图2 E M 2000 1s00 100 数e 甲基苯胺的红外光谱 天然药物化学室李力更教授 11
河北医科大学药学院 天然药物化学室李力更教授 11 21 胺的红外吸收示意图-1 22 胺的红外吸收示意图-2 甲基苯胺的红外光谱