核磁共振波谱 在药物分析中的应用PDF电子书下载

目 录 1

上 篇 1

1核磁共振波谱的基本原理 1

1.1磁性原子核的特性及核磁共振现象 1

1.1.1核的自旋运动 1

1.1.2 自旋核的进动运动 3

1.1.3 自旋核在外磁场中的取向 3

1.1.4核磁共振现象 4

4.7.1 与硫相连的质子（—SH） 8 5

1.2核的弛豫 5

1.2.1 自旋晶格弛豫T1 6

1．偶极－偶极弛豫T1？ 7

2．顺磁性物质的弛豫作用T1？ 8

3．电四极矩弛豫作用T1？ 8

4．各向异性性基团的弛豫效应T1？ 8

1.2.2 自旋－自旋弛豫T2 9

1.3自旋核共振过程的特征 11

1.3.1 Bloch方程 11

1.3.2核磁共振信号 13

1.3.3核磁共振信号的饱和 14

2核磁共振波谱仪与实验技术 15

2.1连续波核磁共振谱仪（CW-NMR） 15

2.1.1磁铁 15

1．稳定性 16

2.1.2探头 17

2．均匀性 17

2.1.3波谱仪 18

1．射频源和音频调制 18

2．扫描单元 18

3．接收单元 18

4．信号累加 18

2.2脉冲傅里叶核磁共振谱仪（PFT-NMR） 19

2.2.1 PFT-NMR谱仪的原理与特点 19

1．多道发射机 19

2．多道接收机 20

3．PFT-NMR方法的特点 20

2.2.2 PFT-NMR谱仪的构造 21

2.3核磁共振仪的主要指标 22

2.3.1稳定性和分辨率 22

2.4.1样品管的要求 23

2.4样品制备 23

2.3.2 灵敏度 23

2.4.2样品的体积与浓度 24

2.4.3参考物质 24

2.4.4溶剂选择 24

2.4.5样品的纯度 26

2.4.6样品的化学改性 26

3化学位移原理 27

3.1化学位移的量度 27

3.2影响化学位移的因素 29

3.2.1局部逆磁屏蔽σd？ 29

1．荷电粒子和偶极子的直接静电效应 29

2．诱导效应 30

3．中介效应或共振效应（Mesomericeffect） 30

4．杂化 31

5．范德瓦效应（Van derWeals effect） 31

3.2.2 局部的顺磁屏蔽σP？(Local paramagnetic shielding) 32

3.2.3 远程屏蔽σd？(Long Range shielding) 32

1．远程屏蔽的一般原理 32

2．各种基团的远程屏蔽 34

3．环电流 37

3.2.4邻近的顺磁屏蔽σP？－接触位移 40

1．体积磁化率的屏蔽效应σв 40

3.2.5溶剂效应σS 40

4．溶剂分子的磁各向异性的屏蔽效应σA 41

2．范德瓦引力的屏蔽效应σω 41

3．溶剂极化的屏蔽效应σE 41

5．形成碰撞络合物的屏蔽效应σο 42

3.3氢键与化学位移的关系 43

3.4镧系位移试剂（LSR） 44

3.4.1位移试剂概述 44

3.4.2诱导位移的理论基础 44

3.4.3实验和应用 45

4化学位移与分子结构的关系 49

4.1概述 49

4.2键合在非环sp3杂化碳原子上的质子——甲基及开链碳上的亚甲基、次甲基 49

4.2.1单取代直链烷烃 51

1．与双键相连 51

2．与氧相连 53

3．与氮相连 58

4．与芳环相连 60

5．与羰基相连 63

4.2.2二取代及三取代直链烷烃 64

4.3键合在脂环和杂环sp3碳原子上的质子 67

4.4键合在非芳环sp2碳原子上的质子 71

4.4.1烯烃 71

4.4.2 甲酰（H—？—X X=C,N,O） 74

4.5键合在芳环和杂芳环sp2碳原子上的质子 76

4.5.1苯的衍生物 76

4.5.2杂芳环和稠芳环 79

4.6键合在sp碳原子上的质子 81

4.7与O、S、N等杂原子相连的质子 82

4.7.2 与氧相连的质子（—OH） 85

1．醇 85

2．酚 89

3．烯醇 89

4．羧酸 89

4.7.3与氮相连的质子（—NH） 90

5自旋偶合及谱分析 93

5.1自旋偶合分类 93

5.2一级类型自旋偶合 94

5.3高级类型图谱解析 97

5.3.1 与谱分析有关的原理概述 97

5.3.2 AB型体系 99

5.3.3 AB2体系 104

5.3.4 ABX体系 106

5.3.5 ABC体系 110

5.3.6 AA′XX′和AA′BB′体系 111

1．邻位质子偶合常数与二面角的依赖关系（Karplus定律） 113

6.1.1通过三个单键邻位质子的偶合 113

6.1邻位质子的偶合JVIO或3J 113

6 自旋偶合与分子结构的关系 113

2．取代基电负性对邻位质子偶合常数的影响 116

3．取代基的空间取向对邻位质子偶合常数的影响 117

4．碳原子杂化程度对邻位质子偶合常数的影响 118

5．通过三个单键其中包括一个杂原子的邻位质子偶合 119

6.1.2通过一个双键及二个单键的邻位质子偶合 120

1．顺式与反式烯烃质子邻位偶合 120

2．取代基电负性对烯烃质子邻位偶合的影响 120

1．取代基电负性的影响 122

6.2.1 sp3碳原子上的同碳质子偶合 122

3．键角θ对邻位偶合的影响 122

6.2 同碳（偕位）质子的偶合Jgem或2J 122

2．邻接π键的影响 123

θ 124

3．同碳质子键角H？H的影响 124

6.2.2 sp2碳原子上的同碳质子偶合 124

6.2.3 电子云密度分布对同碳偶合的影响 125

6.3远程偶合 126

6.3.1烯丙基远程偶合4J 126

6.3.2升烯丙基远程偶合5J 127

6.3.3通过四、五、六个σ键的远程偶合 128

6.3.4共轭双键、连烯以及炔类的远程偶合 130

6.3.5通过空间的远程偶合 131

6.4芳香环和杂芳环质子间的偶合 131

6.5芳香质子与侧链的偶合 133

6.6质子与氟及磷的偶合 134

6.7虚假偶合与假象简单化 135

6.7.1 形成虚假偶合与假象简单化图谱的条件 135

6.7.2虚假偶合与假象简单化二则实例 136

7.1双共振实验中采用的符号和公式 138

7双共振理论和应用 138

7.2同核双共振的实验方法 139

7.2.1磁场扫描去偶 139

7.2.2频率扫描去偶 139

7.2.3伪频率扫描去偶（场扫同步跟踪去偶） 140

7.2.4 INDOR法（干扰频率扫描） 140

7.3自旋去偶 140

7.3.1基本原理 140

2．饱和 141

1．Bloch-Siegert位移 141

7.3.2 自旋去偶的条件 142

7.3.3异核自旋去偶 143

7.3.4自旋去偶的应用 143

1．信号的增强 143

2．移去四极矩效应 143

3．简化复杂的自旋－自旋多重峰 145

4．定隐藏的共振信号 145

7.4自旋轻扰 146

7.4.1基本原理 146

5．结构确证 146

6．定偶合常数相对符号 146

7.4.2 自旋轻扰的应用 147

7.5核间双共振INDOR（Internuclear Double Resonance） 148

7.5.1基本原理 148

7.5.2 实验技术和图谱显示 148

1．实验技术 148

2．几种INDOR图象 149

7.5.3 INDOR的应用 150

7.6.2nOe增强和分子结构的关系 155

7.6核Overhauser效应（nOe） 155

7.6.1基本原理 155

7.6.3应用 159

1．确定谱线的归属 159

2．测定分子构型 159

3．测定分子构象 160

4．nOe的其他应用 160

8.1.3非对映异位核（Distereotopic nuclei） 161

8.1.2对映异位核（Enantiotopic nuclei） 161

8.1.1同位核（Homotopic nuclei） 161

8.1立体化学中若干核磁共振专用名词的解释 161

8核磁共振与立体化学 161

8.1.4手征性（Chiral）、无手征性（Achiral）以及潜手征性（Proehiral） 162

8.2无环化合物的构象 164

8.3内消旋与外消旋化合物的区分 165

8.4苏式（Threo）与赤式（Erthro）化合物的区分 166

8.5光学异构体的测定 169

8.5.1用光学纯试剂测定对映体 169

8.5.2手征性溶剂测定对映体 171

8.5.3手征性位移试剂测定对映体 172

8.6环状化合物的构型与构象 176

8.6.1四元环化合物 176

8.6.2五元环化合物 177

8.6.3双环化合物 178

1．双环［1,1,1］戊烷衍生物 182

2．双环［2,2,1］庚烷衍生物 182

3．其他类型双环化合物 182

下 篇 183

9萜类 183

9.1单萜及其衍生物 183

9.2倍半萜及其衍生物 189

9.3二萜及其衍生物 194

9.4三萜类化合物 200

10甾体 204

10.1甾体化合物简述 204

10.2甾体角甲基 205

10.2.1角甲基化学位移值的加和性及其应用 205

10.2.2角甲基位移值加和规则的偏差 211

10.2.3角甲基化学位移的溶剂效应 212

10.3甾体角甲基以外的甲基单峰 215

10.4甾体烯、炔、芳烃质子共振信号 217

10.5甾体中与氧同碳的质子共振信号 220

10.6其他可以辨认的信号 225

10.7甾体皂素 226

11黄酮 229

11.1黄酮类化合物的分类 229

11.1.1平面型 229

11.1.2非平面型 230

11.2实验条件 230

11.2.1溶剂选择 230

11.2.2黄酮三甲基硅醚的制备 231

11.3黄酮化合物在DMSO-d6中的核磁共振谱 232

11.3.1 A环 232

11.3.2 B环 234

11.3.3 C环 235

11.3.4羟基 235

11.4黄酮三甲基硅醚的核磁共振谱 236

11.4.1 A环 236

11.4.2 B环 237

11.4.3 C环 238

11.4.4硅烷化糖上质子 239

11.5其他 240

11.6黄酮甲氧基的苯溶剂效应 241

11.7nOe在黄酮类化合物结构测定中的应用 242

12生物碱 246

12.1有机胺类生物碱 246

12.2吡咯衍生物类 247

12.2.1吡咯里西啶（Pyrrolizidine）类 247

12.2.2茛菪烷衍生物 249

12.3吲哚衍生物 253

12.3.1 吲哚里西啶（Indolizidine）生物碱 253

12.3.2吲哚生物碱 256

12.4吡啶衍生物 259

12.5异喹啉衍生物 261

12.5.1苯甲基四氢异喹啉 261

12.5.2吗啡生物碱 263

13抗生素 265

13.1 β－内酰胺抗生素 265

13.1.1一般核磁共振谱的特征 270

1．β－内酰胺环 270

2．四氢噻唑环和二氢（以及四氢）噻嗪环 270

4．侧链质子 271

3．环外亚甲基 271

13.1.2nOe对构象的研究 272

13.1.3亚砜键的屏蔽效应 274

13.1.4溶剂位移的影响 275

13.1.5氢键 276

13.2氨基糖甙类抗生素 278

13.2.1环数及甙的键合形式的测定 278

13.2.2 氨基糖甙各个环单元的结构分析 279

13.2.3复杂氨基糖甙抗生素的结构分析 282

13.3氯霉素 284

13.4红霉素 285

13.5利福霉素 287

13.6四环素类抗生素 291

14药物的定量分析 293

14.1定量测定方法简述 293

14.1.1内标绝对测定法 293

14.1.2外标绝对测定法 294

14.1.4峰高定量法 295

14.2药物定量分析实例 295

14.1.3相对含量测定法 295

14.2.1药物主成分分析 296

14.2.2复方制剂组分分析 297

14.2.3 药物同系物或异构体相对含量测定 298

14.3分子量测定 301

14.4其他的定量应用 303

14.4.1 小剂量药物制剂的分析以及傅里叶变换技术在定量分析中的应用 303

14.4.2 混合溶剂的成分分析 303

14.4.3水分与活泼氢的定量分析 304

14.4.4稳定同位素的定量分析 305

15.1引言 307

15 13C核磁共振（CMR） 307

15.2化学位移 308

15.2.1化学位移表示法 308

15.2.2影响化学位移的因素 308

15.2.3化学位移与分子结构的关系 310

1．开链烷烃 311

2．环烷烃 314

3．烯烃 317

5．苯和芳香杂环 321

4．炔烃 321

6．羰基 322

15.3偶合常数 323

15.3.113C-1H偶合 323

1．通过一个单键的偶合1Jοн 323

2．通过二个以上键的偶合2Jσн,3Jσн,4Jσн 325

15.3.213C-13C偶合 326

15.3.3 13C和其他核的偶合 326

15.4 CMR谱确证技术 327

15.4.1偏共振和选择性去偶 327

15.4.2未去偶（单共振）谱和门去偶技术 328

15.4.3 自旋－晶格（纵向）弛豫T1 329

15.4.4 CMR谱的比较法 332

15.4.5特定标记 332

15.4.6 CMR谱解析次序 332

15.5 CMR谱的应用 334

15.5.1有机分子结构推导 334

15.5.2 动力学过程研究和构象分析 336

15.5.3有机合成反应机理研究 337

15.5.4生物合成研究 339

16傅里叶核磁共振新技术 340

16.1长脉冲（LongPulse）的应用 341

16.2非灵敏核极化转移增强法INEPT 342

16.3无畸变的极化转移增强法DEPT 345

16.4二维核磁共振波谱 348

16.4.1二维分解谱 350

1．二维化学位移分解谱（2D-δ-FTNMR） 350

2．二维偶合常数分解谱（2D-J-FTNMR） 351

16.4.2二维相关谱 357

1．同核相关谱 358

2．异核相关谱 360

主要参考文献 361