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1、四谱联用解析在药分中的应用方小静 2009070100014摘要：简单介绍红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱的原理，四谱联用解析的一般步骤， 并且结合四种光谱分析确定具体化合物，以及在药物化学中的应用。近年来，随着医学的发展，越来越多的新药被合成，而验证药物的结构就成了热门，采 用较多的就是四谱联用技术。一：四谱红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱1、红外光谱红外光谱（Infrared Spectroscopy, IR）是一种分子吸收光谱，它反映分子振动能级的 跳跃情况，提供化合物具有何种官能团的信息。分子中成键原子处于不断地振动状态中，不同的振动具有相当的振动频率。当样品中分 子受到频率连
2、续变化的红外光照射时，某一波长红外光的频率若与分子中某种振动形式的固 有频率相同，光子的能量可以传送给分子，如果分子对光子吸收而产生振动能级的跃迁，则 相应频率的透射光强度减弱。以波数或波长为横坐标，吸收强度或透过率为纵坐标记录吸收 曲线，就得到红外吸收光谱。2、紫外光谱紫外一可见吸收光谱是分子吸收紫外一可见光区的电磁波（波长10800nm）,其外层 价电子发生能级跃迁而产生的吸收光谱，简称紫外光谱（UV）,也叫电子光谱一些常见孤立发色团及其紫外吸收特征A、210250nm 有吸收带，可能含有两个共轭双峰B、210300nm 有吸收带，可能含有 3 到 5 个共轭双键。C、250300nm 有
3、吸收峰，有羰基；有中强吸收峰且有振动结构时，有苯环。3、核磁共振谱核磁共振谱主要有H-核磁共振谱（简称氢谱）和C-核磁共振谱（简称碳谱）。氢谱可提供：A、化学位移：由此可推断出质子所处的化学环境；B、自旋一自旋偶合分裂模式：由此可鉴别相邻的质子环境；C、积分线高度：相当于峰面积，与给定的一组偶合裂分模式相应的质子数目 成比例【2】。碳谱可以提供有关分子“碳骨架”结构的信息。4、质谱 质谱是一种按质量大小规律（质核比）进行排列的图谱，质朴技术是目前唯一可以方便 的直接给出分子量信息、确定分子式的谱学方法。二：药物结构波波谱综合解析1、 波谱综合解析（四谱联用），对有图谱解析的一般步骤为：A、确定
4、样品纯度。在进行波谱分析之前，可用熔点、折光率和各种色谱法判断样品纯 度，如果样品不是纯物质，必须进行分离提纯【3】。B、观察质谱谱图，并且确定分子离子峰，确定化合物的分子量。利用质谱的分子离子 峰（M）和同位素峰（M+1,M+2）的相对丰度，查Beynon表求的化合物可能的分子式。 也可以采取元素分析或其他手段获得相关信息。C、由分子式计算化合物的不饱和度Q,并大致推算化合物的类型。D、从紫外光谱看存在何种吸收带，判断化合物分子结构中是否存在共轭体系或芳环。E、从红外光谱判断分子中可能含有的官能团。F、由核磁共振氢谱提供的信息搞清楚分子中各种氢核的类型、数目、相邻碳上氢之间 的关系；由核磁共
5、振碳谱提供的信息搞清楚分子中其他碳核的类型和数目；进一步 综合确定分子的碳架，推测结构式。G、各种波谱（包括质谱）信息相互佐证，进行必要的修正，直至分子的结构式完全合 理。H、做分子的质谱列解式，解析质谱谱图中重要信号峰，验证所推测的结构式【1】 三、实例解析1.化合物2-丁酮含C、H、0,其元素分析结果是C： 66.7%、H： 11.1%2-丁酮【CAS NO】78-93-3【分子量】72.11【外观与性状】无色液体，有似丙酮的气味【主要用途】常作为合成香料和药物的中间体，也用作溶剂、脱蜡剂，也多于多种有机合成HF-N0=12285C0Rl= c aOBS-ND=688IR-NIDfl-33
6、639 ； LIQUID FILMZ-BUTHNONECJIpCCJIpC匚匸Shi盂一3611LILS411731斗?gLdEl34loa?B428126U5J3B2564HL72734629103TMGS13阳Zing3DLZ5-.743 30372 5S2L20GG17Cl l=Cl l2 CCl I-红外光谱紫外光谱图CDC OO 05-1pprn核磁共振碳谱A、MS 看出化合物相对分子质量为 72，M+1 峰为：1.0*100/22.1=4.52，查阅 Beynon 图：质量和同位素丰度表（部分）分子式M+1M+2分子式M+1M+2CH N2.670.03C H NO3.760.25
7、4 43 6C H NO2.650.42C H N4.130.072 2 2382C H NO3.030.23C H O4.490.282424 8C H N3.400.44C H N4.860.09263410最可能的化学式为C4H80。或者根据所提供的C、H百分含量计算化合物的分子式48B、化合物的分子式为C4H8O,计算不饱和度Q=1,有一个双键。48C、观察红外光谱，在3100-3000cm-i没有吸收，则说明没有不饱和碳原子上碳氢原子伸缩振 动，在1680-1620cm-i没有吸收峰，则没有不饱和碳碳键伸缩振动，且在1715cm-i左右 有很明显的峰，为v c=o伸缩振动峰，则初步判
8、定该化合物为有羰基，在1740-1720cm-icm-i 没有吸收峰，则初步判定该化合物是酮不是醛，碳谱中 208信号峰为单峰，验证了化合 物是酮而不是醛。D、在UV谱图中，280300nm的吸收带，且吸收带的强度为中强度，没有结构振动，证明有C=O的n-n *跃迁信息，验证了羰基的存在。E、氢谱的积分高度2:3:3,提供共有三种化学环境的氢原子，且化学位移61=2.3、62=2.1、63=1 ,并且在2.1处为孤峰，最可能的基团为CH3C=O与不饱和度1吻合，说明有CH3CH2C=O 和 O=C叫。碳谱从左到右的吸收峰分别是0=C、CH2、ch3、ch3碳核的信息，符合以上的推测。 因此，可
9、以推测药物 A 的结构式为：CH,CH.CCH.IIF、化合物的验证，MS断裂式如下： +CIIH CCH CCH323m/z 72a断裂 脱23-29a断裂脱ch3+0 三 c CH3m/z 43 （基峰）脱 h3c（!=o-43正电荷诱 发i断离+H CCH 80 32m/z 57H CCH +32m/z 29物质MS断裂之后的质荷比与质谱图中的峰一致，则分析的结果是正确的。2、某一药物的分子式为C9H11NO2其质谱于质荷比165处见到分子离子峰、质荷比113.5、 70.5 处见到亚稳离子峰。（此处也可以通过计算相对丰度来通过查表的方法来确定分子式）由于没有找到此物质的紫外谱图，所以没
10、有分析紫外谱图OSTSZTOOTszOSszn-胡 Hjnhra阳*核磁共振氢谱核磁共振碳谱A、化合物的分子式为C9H11NO2不饱和度Q =5,可能含有苯环。观察红外谱图，在1600cm-1处有峰，且在15001400cm-1处有多个峰，为v c=c的振动信息【5】而苯环在核磁共振氢谱中的化学位移& 7.8-6.5,在碳谱中化学位移& 130-110,观察上面的核磁共振两个谱 图，可以看到在这两个范围内均有多个峰，综上，可以基本确定含有苯环。B、观察分子式C9H11NO2可以看到还有三个碳，一个氮，二个氧，N的存在形式可能为一 NH,NH，NO,NO,和 N上连了三个分子。从红外中可以看到在
11、35303400cm-1 左右含有两个峰，推测可能是NH2而在该组v n h吸收峰的低频3200cm-1左右位置出2N H现的强度更弱的峰应该是其缔结的结果。观察氢谱，6 4.1的两个氢原子都是活泼氢， 进一步说明有NH?的官能团。C、分子式中含有两个氧可能是酸，脂，醛，醇和醚。观察红外，在1700cm-1处有强吸收 带，宽度中等，说明存在羰基。在3000cm-1左右既有不饱和碳上CH键伸缩振动吸收 峰，又有饱和碳上 CH 键伸缩振动吸收峰。在 1670cm-1 左右有较强的吸收峰,因此， 分子中可能有连接在共轭体系上的羰基，使得其IR信号峰波数下降。在2700cm-1处没 有强吸收带，则不可
12、能是醛。碳谱在6 168 处有信号峰，可能是羧酸的衍生物。D、观察氢谱，可以确定分子中含各类氢原子的比列=2:2:2:2:3，6 7.86.5的两组氢原子 的比列为2:2，且为对称结构化合物应为对位二取代苯环，在红外中840800cm-i处有 一个峰，则验证了苯环为对位二取代。E、6 4.2 的两个氢原子信号峰和6 1.3 的三个氢原子信号峰相互耦合，从它们的化学位移和 裂分特征，可判断分子具有一OCH2CH3结构碎片。碳谱在6 168有羧酸衍生物的羰基碳 信号、 6152113有对位取代苯环的四个碳信号。 660和614信号进一步佐证氢谱分 析出来的一och2ch3结构碎片。F、综上所述，化
13、合物结构已知碎片有一NH ， H ， 一 CH CH，因此，可以进一步确26423定碳谱的6 168信号为脂羰基碳信号，化合物的可能结构为对氨基苯甲酸乙酯或者对氧基苯甲酰胺：对氨基苯甲酸乙酯H2NOOCH2CH3对乙氧基苯甲酸酰胺G、对有关图谱进行验证表现质荷比为113.7的亚稳离子峰是分子离子（m/z 165）发生麦氏重排脱去乙烯生成m/z为137的子离子（M-28）的同时产生的。分子离子脱去乙氧基自由基生成m/z为120的对氨基苯甲酰正离子脱去CO生成m/z为92的子离子，同时产生表现质荷比为 70.5 的亚稳离子峰。对乙氧基苯甲酰胺的质谱也可能存在有分子离子（m/z 165）脱去乙烯后的m/z137峰和脱去乙氧基自由基后的m/z120峰，但是，作为酰胺，它会有m/z44伯酰胺特征峰,并且在质荷比149左右有较明显的分子离子脱去NH2后的M-16峰。化合物的质谱断裂式如下：对有关谱图中各个信号峰验证，发现均支持化合物为对氨基苯甲酸乙酯的推断。药物的一些基本性质：对氨基苯甲酸乙酯属于芳胺类药物中的对氨基苯甲酸酯类，
