H-NMR的空间构象分析 核Overhauser效应(OE) Albert W.Overhauser(196) 1953年，Overhauser研究金属钠的液氨（顺磁） 溶液，当用一个高频场使电子自旋发生共振并达到 然产物的立体构型与它门表现由的生 饱和时，、：核自旋能级粒子数的平衡分布被破 系。对许多天然产物面言，其生物酒性往往只为一种特 环，核自旋有关能级上粒子数差额增加很多，共振 定的绝对构型所有。 信号大为 D强。这被称为Overhause效应 核Overhauser效应 NOE ,后来发现这种效应也会发生在分子内空间位置相近 NOE:若对分子中空间相距较近的两核(<5A)之一进 行知照。德之达到氏开的懒和状去。出时记量月一个抽的 的两个磁核之间。当分子内有空间位置靠近的两个 质子H,和H,如果用双共振法照射H,且使干扰 核藏共振峰，可发现较无此框照时，谱峰强度有所变化， 这即是核Overhausers效应(NOE), 场B,的强度正好达到使被干扰的H,谱线饱和，这 时H,的共振信号就会增加。这种现象称为核 NOE的产生仅以需核空间相近为决定性条作，面与两核间 r效应(NOE), 化学德存在与香无关（与有无J精合无关）。 核Overhauser效应 the manitude of the NOE proportional tothesith power of the interproton distance a space ().NOE spectros copy (NOESY)is The NOE interactions for CP55,940 are indicated with
1 251 1H-NMR的空间构象分析 • 有机化学的发展要求人们必须在三维空间上了解分子的 结构和性能，尤其是与生命过程有关的化学问题。如药 物分子的立体构型和受体之间的相互作用，生化反应过 程的立体选择性与分子的立体构型之间的关系，各类天 然产物的立体构型与它们表现出的生物活性之间的关 系。对许多天然产物而言，其生物活性往往只为一种特 定的绝对构型所有。 252 核 Overhauser 效应 (NOE) • 1953年，Overhauser研究金属钠的液氨（顺磁） 溶液，当用一个高频场使电子自旋发生共振并达到 饱和时，23Na核自旋能级粒子数的平衡分布被破 坏，核自旋有关能级上粒子数差额增加很多，共振 信号大为加强。这被称为 Overhauser效应。 Albert W. Overhauser (1926~) Purdue University 253 NOE • 后来发现这种效应也会发生在分子内空间位置相近 的两个磁核之间。当分子内有空间位置靠近的两个 质子 HA和 HB，如果用双共振法照射 HB，且使干扰 场 B2的强度正好达到使被干扰的 HB谱线饱和，这 时 HA的共振信号就会增加。这种现象称为核 Overhauser效应（NOE）。 National Medal of Science 254 核Overhauser效应 （Nuclear Overhauser Effect） Albert W. Overhauser (1926~) • NOE: 若对分子中空间相距较近的两核（<5Å）之一进 行辐照，使之达到跃迁的饱和状态，此时记录另一个核的 核磁共振峰，可发现较无此辐照时，谱峰强度有所变化， 这即是核Overhauser效应（NOE）。 NOE的产生仅以两核空间相近为决定性条件，而与两核间 化学键存在与否无关（与有无 J 耦合无关）。 255 The nuclear Overhauser effect (NOE) is another important NMR parameter used in conformational analysis because the magnitude of the NOE is inversely proportional to the sixth power of the interproton distance in space (INOEµ-6). NOE spectroscopy (NOESY) is a twodimensional experiment that may be run routinely in which the NOE is manifested as a crosspeak between two resonances indicating that the two protons are near in space. 核Overhauser效应 The NOE interactions for CP55,940 are indicated with arrows. 256
用NOESY方法对异构体的鉴别 在有机合流反皮中技体在雅失被 、构型、 的整员 可以采 的方式，因为 谱方便快刻 距相近。受求两种质子的 从 H-H NOESY 解析：两个通过氢谦难以辨别此化合物是哪个 结构，组用过NOES1可以看到级丁套只和一个氢。 有、OE相关信号，所似可以确定结构为 如果结构是 :,那么叔丁著应请与，b两 个氢有OE相关号。 How to distinguish following two structures c-c ha COOC2Hs NOE:Irradiate C,Ha峰面积增加6% C COOC2Hs CI- C-C Hac c-c Ha NOE:Irradiate CH Ha峰面积不变
2 257 用NOESY方法对异构体的鉴别 u 在有机合成反应中会经常出现异构体 ,在异构体构型 的鉴别中，NOE是一种非常有效的手段。NOE谱对有机化 合物结构、构型、构象的鉴定能够提供重要信息. NOE谱 可以采用一维方式或二维方式 ,我们通常都采用二维谱图 的方式，因为二维谱方便快捷，可观察的信息全。 u NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间结构中是 否距离相近。要求两种质子的空间距离小于5A. 从以上可 以看出NOE和空间因素很有关系,和相隔的化学键数无关， 所以在分析NOE谱图时候,一定要能画出结构的立体构型以 便解析。下面是用NOE方法来鉴别异构体的简单例子。 258 OH Cl b a c OH Cl a` b` c` 259 1H-1H NOESY 260 • 解析：两个通过氢谱难以辨别此化合物是哪个 结构，但用过NOESY可以看到叔丁基只和a一个氢 有NOE相关信号，所以可以确定结构为 如果结构是 那么叔丁基应该与a`,b`两 个氢有NOE相关信号。 OH Cl a b c OH Cl a` b` c` 261 C C H COOC2H5 H3C Cl C C H H COOC2H5 3C Cl How to distinguish following two structures? How to distinguish following two structures? 262 C C Ha COOC2H5 H3C Cl NOE：Irradiate CH3, Ha峰面积增加16% C C Ha H COOC2H5 3C Cl NOE：Irradiate CH3, Ha峰面积不变
Choosing a Structure by NOE How to Distinguish the Following Structures? 平质 证认 NOE ·为测NOE,对样品的HNR有准确的指认 排除相当多的（构型、构象）可能性，因雨提供较置受的文 在应用 E时，常有莱些预定的分子模型，报指0的 条件特有关，因准
3 263 6 5 4 3 2 1 Ph CH3 OMe OH H H H A 6 5 4 3 2 1 Ph CH3 OH OMe H H H B How to Distinguish the Following Structures? 264 Choosing a Structure by NOE H-6 H-3 H-5 H H-5 H-6 -3 A B 6 5 4 3 2 1 Ph CH3 OH OMe H H H 6 5 4 3 2 1 Ph CH3 OMe OH H H H A B 265 NOE u 为测NOE，需对样品的1H NMR有准确的指认； u NOE信息的价值与两个相关的磁核跨越的化学键的数目有 关。当两核越是跨越了多根化学键还显示NOE时，这越能 排除相当多的（构型、构象）可能性，因而提供较重要的立 体化学信息。 u 在应用NOE时，常有某些预定的分子模型，根据NOE的结 果可以从中作出明确的抉择。 u NOE的具体数值除和研究的分子相关外，也和仪器、实验 条件等有关，因而准确性和相互可比性不够好；