河北医科大学药学院 第一节概述 General Introduction 有机化合物的官能团(functional groups): 分子中具有一定结构特征并可反映该化合 物某些物理、化学特性的原子或原子团。 。官能团定量分 ★官能团定量分 析是根据官能团的 析是有机化合物定 物理特性或化学特 量分析中应用最广 性来进行研究的。 泛的方法。 官能团定量分析： analysis of quantitative groups 河北医科大学 天然药物化学空李力吏数授 天然药物化学教研室李力更教授 2
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 2 3 第一节 概 述 General Introduction 天然药物化学室 李力更 教授 河北医科大学 4 有机化合物的官能团（functional groups）： 分子中具有一定结构特征并可反映该化合 物某些物理、化学特性的原子或原子团。 ☞ 官能团定量分 析 是根据官能团的 物理特性或化学特 性来进行研究的。 官能团定量分析： analysis of quantitative groups ★ 官能团定量分 析 是有机化合物定 量分析中应用最广 泛的方法。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 ★官能团定量分析比元素组成测定更能 显示出化合物的特性。 。如：可以确定某种化合物的含量，或 由此了解某种化合物的纯粹程度。 官能团定量分析包括： 物理分析法化学分析法 ★物理法是发展方向： 物理分析法： UV、IR、NMR、GC、HPLC,等。 例： 。利用UV测定共轭多烯、芳烃、多核稠环芳 烃以及它们的衍生物。 。利用R测定羟基、羰基、酯基等。 利用NMR测定烃基、活泼H、醚基、环氧基 及过氧化物等。 中利用GC测定活泼H、羰基、羧基、胺基等。 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 3 5 ★ 官能团定量分析 比元素组成测定更能 显示出化合物的特性。 ☞ 如：可以确定某种化合物的含量，或 由此了解某种化合物的纯粹程度。 官能团定量分析 包括： 物理分析法 化学分析法 ★ 物理法是发展方向。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 6 UV、IR、NMR、GC、HPLC，等。 物理分析法： ☞ 利用UV测定共轭多烯、芳烃、多核稠环芳 烃以及它们的衍生物。 ☞ 利用IR测定羟基、羰基、酯基等。 ☞ 利用NMR测定烃基、活泼H、醚基、环氧基 及过氧化物等。 ☞ 利用GC测定活泼H、羰基、羧基、胺基等。 例： 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 近年随着各个学科、各方 应用等蓬勃发展，要求分析 方法快速、灵敏、自动化， 同时绿色化学要求达到微量 和超微量的水平，促使了物 理分析方法的发展的研究。 ★目前，已越来越多地采用 D物理方法测定有机官能团。 医科大学 天然药物化学空李力更教 化学分析法(methods for chemical analysis): 是有机化合物分析的基础，是不可缺 少的重要分析方法，至今在生产科研中仍占 相当重要的地位。 ▲所用仪器设备简单： ▲大多数情况下无须纯样品做对照； ▲有助于对初学者实验技能训练。 ★本章仅限于讨论化学分析法 河北医科大学 天格药物化学室李力更数授 天然药物化学教研室李力更教授 4
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 4 7 近年随着各个学科、各方 应用等蓬勃发展，要求分析 方法快速、灵敏、自动化， 同时绿色化学要求达到微量 和超微量的水平，促使了物 理分析方法的发展的研究。 ★ 目前，已越来越多地采用 物理方法测定有机官能团。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 8 化学分析法（methods for chemical analysis）： ★ 本章仅限于讨论化学分析法。 是有机化合物分析的基础，是不可缺 少的重要分析方法，至今在生产科研中仍占 相当重要的地位。 ▲ 所用仪器设备简单； ▲大多数情况下无须纯样品做对照； ▲有助于对初学者实验技能训练。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 一、官能团定量分析法应用目的 1.产品的中间控制分析 有效成分的纯度 杂质的含量分析 ★多采用直接自混合物样品中测 定待测组分，而不必预先分离。 。见下页例 河北医科大学 天热药物化学空李力更数 例：某药厂合成得到的一种止血药物 对-氨甲基苯甲酸的质量研究。 wot〈○coo p-aminomethylbenzoicacid,PAMA 富因药品片剂中还含有淀粉等，不能通过测定 C、H、N的含量来确定有效成分的含量。 。可通过测-NH或-COOH的办法来完成。 河北医科大学 天格药物化学室李力更 0 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 5 9 一、官能团定量分析法应用目的 1. 产品的中间控制分析 有效成分的纯度 杂质的含量分析 ☞ 见下页例 ★ 多采用直接自混合物样品中测 定待测组分，而不必预先分离。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 10 ☞ 因药品片剂中还含有淀粉等，不能通过测定 C、H、N的含量来确定有效成分的含量。 ☞ 可通过测 -NH2 或 -COOH 的办法来完成。 例：某药厂合成得到的一种止血药物 对-氨甲基苯甲酸的质量研究。 p-aminomethylbenzoicacid，PAMA H2NCH2 COOH 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 。另：成品中还可能含有害杂质对氰基苯甲酸， 必须严格控制在0.05%以下。 cop-cyamobenzoic acid 在大量PAMA的存在下测定如此低浓度的 杂质，最简便的途径是借氰基的特征反应。 ★如：用碱水解析出氨，用比色法或酸碱滴 定测定杂质的含量。 -COOH+NaoH-NaOCO- 〉-COOa+NHt 可北医科大学 天然药物化学空李力更教授 2.有机反应理论及有机反应历程的研究 如：跟踪检查反应物浓度或生成物浓度 的变化，计算反应速度、找出反应速度与反 应物浓度的关系，最终推断出反应机理。 。如何从反应混合物中测定出反应物和产 物的浓度，解决的办法往往也是借助官能团 定量分析法实现。 像见下页例 河北医科大学 天然药物化学空李力更教授 天然药物化学教研室李力更教授 6
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 6 11 ☞ 另：成品中还可能含有害杂质对-氰基苯甲酸， 必须严格控制在 0.05% 以下。 在大量PAMA的存在下测定如此低浓度的 杂质，最简便的途径是借氰基的特征反应。 ★ 如：用碱水解析出氨，用比色法或酸碱滴 定测定杂质的含量。 NC COOH CN COOH + NaOH NaOCO COONa + NH3 p-cyanobenzoic acid 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 12 2. 有机反应理论及有机反应历程的研究 如：跟踪检查反应物浓度或生成物浓度 的变化，计算反应速度、找出反应速度与反 应物浓度的关系，最终推断出反应机理。 ☞ 如何从反应混合物中测定出反应物和产 物的浓度，解决的办法往往也是借助官能团 定量分析法实现。 ☞ 见下页例 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 例：研究酯化反应的机理。 Ocoa…CHOH-=○oat○wW 。每隔一段时间抽取一定量反应液，通 过羧基或羟基的测定，以了解试剂反应或 通过酯基或水分的测定来研究反应速度。 ★根据测出的反应速度，发现与两种反 应物的浓度的乘积成正比，于是推断出此 反应的机理为双分子级反应。 3 3.有机化合物的结构解析 包括已知物及未知物的鉴定。 。此工作经常在天然产物研究、有机合成 及国防化学、商品检验、法医化学等遇到。 ★结构鉴定属于有机分析中定性分 析，一般经过系统鉴定法测定，再结 合官能团定量分析，这对于判断一个 “可能化合物”是非常有用的数据。 河北医科大学 天格药物化学室李力更授 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 7 13 例：研究酯化反应的机理。 ☞ 每隔一段时间抽取一定量反应液，通 过羧基或羟基的测定，以了解试剂反应或 通过酯基或水分的测定来研究反应速度。 ★ 根据测出的反应速度，发现与两种反 应物的浓度的乘积成正比，于是推断出此 反应的机理为双分子二级反应。 COOH + CH2OH COOCH2 + H2O 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 14 3. 有机化合物的结构解析 包括已知物及未知物的鉴定。 ☞ 此工作经常在天然产物研究、有机合成 及国防化学、商品检验、法医化学等遇到。 ★ 结构鉴定属于有机分析中定性分 析，一般经过系统鉴定法测定，再结 合官能团定量分析，这对于判断一个 “可能化合物”是非常有用的数据。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 例：在合成一种特殊的有机玻璃的单体9,9-二 氨基芴()时，得到另一种副产物()。 HNCH.CH-CHCHCH-CH.NHz HN=CHCH2CH2CH-CH2CH2NH I:C19H24N2 II:C19H22N2 中和摩尔数2 中和摩尔数 。采用标准酸滴定碱性氨基的办法，计算 其中和的摩尔数可以很迅速地区别它们。 可北医利大 二、有机官能团定量分析的特点 1.有机元素定量分析一般需要纯品，而官能团 定量分析很多情况下不需要纯品。 在许多情况下可直接用于 测定混合物中某一组分的官能 团，从而确定该组分的含量。 信见下页例 河北医科大学 天然药物化学空李力更数授 天然药物化学教研室李力更教授 8
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 8 15 例：在合成一种特殊的有机玻璃的单体9,9-二 氨基芴（I）时，得到另一种副产物（II）。 ☞ 采用标准酸滴定碱性氨基的办法，计算 其中和的摩尔数可以很迅速地区别它们。 H2NCH2CH2CH2 CH2CH2CH2NH2 HN CHCH2CH2 CH2CH2CH2NH2 C19H24N2 中和摩尔数2 C19H22N2 中和摩尔数1 I： II： 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 16 1. 有机元素定量分析一般需要纯品，而官能团 定量分析很多情况下不需要纯品。 二、有机官能团定量分析的特点 ☞ 见下页例 在许多情况下可直接用于 测定混合物中某一组分的官能 团，从而确定该组分的含量。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 例：测定反应转化。反应物与产物的C、H 含量相近，难用元素定量分析法来鉴别 其反应转化情况。 ○oy-Co甲靴-Oote。 82 01 富而采用测定甲氧基，则很容易鉴 别反应前后的化合物的转化情况。 河北医科大学 天药物化学空李力更授 2.对于同分构体，官能团测定却体现出优点。 若用元素定量分析则更是无能为力。 例：1,3-丙二醇与1,2-丙二醇的测定。 此两个化合物的原子组成完全相同，C、 H的含量也完全相同。 如果用HIO4氧化法测定相邻羟基的方 法，就能将1,2-丙二醇方便地鉴定出来（包 括定性与定量)。 河北医科大学 天然药物化学空李力更载授 天然药物化学教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 9 17 例：测定反应转化。反应物与产物的 C、H 含量相近，难用元素定量分析法来鉴别 其反应转化情况。 ☞ 而采用测定甲氧基，则很容易鉴 别反应前后的化合物的转化情况。 CH2 OH 甲基化 CH2 OCH3 C%=84.78 H%=6.52 C%=84.81 H%=7.07 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 18 2. 对于同分构体，官能团测定却体现出优点。 若用元素定量分析则更是无能为力。 例：1,3-丙二醇与 1,2-丙二醇的测定。 此两个化合物的原子组成完全相同，C、 H 的含量也完全相同。 如果用 HIO4 氧化法测定相邻羟基的方 法，就能将 1,2-丙二醇方便地鉴定出来（包 括定性与定量） 。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 3.在纯化合物的结构鉴定，官能团定量分析 也有特殊价值。 。准确、快速确定未知物结构， 河北医科大学 天格物化学空李力更载授 注意 尽管官能团定量分析有很多优势， 但是其分析主要是利用试剂与有机化合 物中的官能团的化学反应进行测定。 因此，要考虑分子中其余部分的结 构对被测官能团活性的影响。 药物学空李力更教授 天然药物化学教研室李力更教授 10
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 10 19 3. 在纯化合物的结构鉴定，官能团定量分析 也有特殊价值。 ☞ 准确、快速确定未知物结构。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 20 尽管官能团定量分析有很多优势， 但是其分析主要是利用试剂与有机化合 物中的官能团的化学反应进行测定。 因此，要考虑分子中其余部分的结 构对被测官能团活性的影响。 注 意 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授
河北医科大学药学院 提示 严格说，没有一种分析方法能普 遍适用于含某官能团的全部化合物， 必须根据具体情况选择不同的方法。 由于有机化合物种类繁多、 化学反应多样性，加之化学法、 仪器法各有优点和局限性，要在 实际工作中相互补充。 天药塑学空李力更技 第二节有机化合物 官能团定量分析的化学基础 (简介) 天高南化李力更银提 天然药物化学教研室李力更教授 11
河北医科大学药学院 天然药物化学教研室 李力更 教授 11 21 严格说，没有一种分析方法能普 遍适用于含某官能团的全部化合物， 必须根据具体情况选择不同的方法。 提 示 由于有机化合物种类繁多、 化学反应多样性，加之化学法、 仪器法各有优点和局限性，要在 实际工作中相互补充。 河北医科大学 天然药物化学室 李力更 教授 22 第二节 有 机 化 合 物 官能团定量分析的化学基础 （简 介） 天然药物化学室 李力更 教授 河北医科大学