金雀花碱的波谱特征与结构确证

百检网 2022-10-17

  1.1主要仪器与试剂

  1.2实验方法与测试条件

  以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂空白:二甲基亚砜,扫描范围:200~700nm,记录样品紫外–可见吸收光谱;采用KBr压片法,测定范围:4000~400cm–1,分辨率:4cm–1,记录样品红外光谱;以CDCl3为溶剂,测试温度为25℃,使用5mmNMR探头,以四甲基硅烷(TMS)为内标测定样品NMR谱;采用电轰击模式(EI)离子源,离子源温度200℃,扫描范围为20~600u,电子轰击能量为70eV。

  2结果与讨论

  2.1紫外–可见吸收光谱

  金雀花碱甲醇溶液的紫外光谱中,于λmax=306nm处有*大吸收,是由芳杂环的双键共轭的烯烃产生的*大吸收峰;λ=233nm的吸收峰由—O=C基团的n–π*的电子跃迁产生。说明本品的紫外吸收符合金雀花碱的紫外吸收特征。

  2.2红外吸收光谱

  采用溴化钾压片法测其红外光谱,测定数据见表1。

  金雀花碱红外光谱图中3083cm–1处的弱吸收峰为双键的=CH伸缩振动,1563,1540cm–1为C=C双键的伸缩振动,746,735,820,791cm–1为顺式、三取代双键的特征,这些都与预定结构的环状双烯结构应有的吸收一致,1649cm–1处的强吸收为羰基伸缩振动,由于与双键的共轭作用,吸收频率较低,证明存在该结构:

  。3442,3315,3281cm–1为仲胺的—NH伸缩振动特征,与预定结构的—NH应有的吸收一致,1479,1441,1452,1358,1346,1310cm–1为—CH

  的弯曲振动,证明存在结构:

  。

  上述结果表明:金雀花碱样品化学结构中存在羰基、双键、叔氨基特征,样品的红外光谱吸收与预订的化学结构红外吸收一致。

  2.3核磁共振波谱

  使用氘代氯仿(CDCl3)溶解试样,四甲基硅烷TMS作内标(δ0),按1.2测定金雀花碱的1HNMR,13CNMR,DEPT135,DEPT90,1H–1HCOSY,1H–1H

  NOESY,1H–13CHSQC及1H–13CHMBC谱,1HNMR,13CNMR谱图分别见图1、图2,测定数据见表2。

  对金雀花碱样品的一维、二维NMR图谱进行分析,认为金雀花碱符合预定化学结构(见图3)。

  样品的1HNMR谱图中,δH7.30峰是溶剂峰(未氘代完全的氯仿),δH2.17峰是残留的微量丙酮溶剂峰,δH0.00峰为内标四甲基硅烷(TMS)峰,其余信号为金雀花碱样品的谱峰。氢谱中设定δH6.45的dd峰积分值为1,则图谱总积分值为14,与预定分子结构中的氢原子数目完全一致。δH5.50~δH7.50之间有三簇峰,分别为δH6.85(dd,J=6.9,1.1Hz),δH6.45(dd,J=9.1,1.4Hz),δH7.29(dd,J=9.1,6.9Hz),从化学位移、耦合常数分析,应为芳杂环氢,且3个氢紧邻,可分别归属为H–8,H–7,H–9。δH1.45的宽矮峰含一个氢,归属为NH信号H–1。其余δH1.80~δH4.50之间有几簇峰为环上的亚甲基,次甲基信号,H–4为手性亚甲基,两个氢不等价,且受羰基与氮原子的影响,出现在较低场δH4.12(d,J=15.6Hz)与δH3.90(dd,J=15.6Hz,0.9Hz),H–13则出现在较高场δH1.96,其余信号准确归属需要二维谱。

  样品的13CNMR图谱中,δC77.1处的三重峰为溶剂峰(氘代氯仿),δC0.00为内标四甲基硅烷(TMS),剩余有11条谱线,与预定分子碳数目11一致。利用DEPT谱可判定11个碳中有2个季碳,6个仲碳,2个叔碳,与预定结构一致。δC163.6的季碳为羰基C–6,δC163.6的季碳则为芳杂环季碳C–10,δC138.7,δC116.5,δC104.9的叔碳为芳杂环次甲基碳C–8,C–7,C–9。其余几条碳为环烷上的亚甲基、次甲基信号。1H–1HTOCSY谱可以提供各自旋体系的耦合信息,从1H–1HTOCSY谱中可以看出,有两条自旋体系链,一组为芳杂环体系,另一组为环烷体系。1H–1HCOSY可以提供1H–1H之间通过成键作用的相关信息,将自旋体系内直接相邻的1H信号关联起来。从图中可以看出,δH6.85(H–8)峰与δH6.45(H–7)、δH7.29(H–9)峰有耦合,形成芳杂环上相邻三个氢一个自旋片断。δH4.12(H–4a)、δH3.9(H–4b)峰只与δH2.32(m)峰有相关性,证实δH2.32(m)峰对应于H–3。δH2.32(m,H–3)峰还与δH1.96(H–13)、δH3.09峰相关,故δH3.09峰对应于H–2。1H–13CHSQC谱可以将直接相连的氢与碳信号峰对应于1HNMR和13CNMR信号,为确证其结构提供了进一步的证据。而δC163.6等季碳则无氢信号相对应,进一步证实了季碳结构。不对称的CH2则由一个碳信号对应于2个氢信号,如δC49.7为C–4,其对应于2个氢信号δH4.12(H–4a)与δH3.90(H–4b)。其余直接相关信号都将一一对应。由于氢信号的归属,使得相应的碳信号明确。采用1H–13CHMBC可确定季碳信号归属,并对整个体系信号作进一步验证。从1H–13CHMBC谱图中可以看出,δC163.6峰与H–8、H–7、H–4有相关性,证实该碳信号在结构中位置为C–6。δC163.6峰则与H–8、H–9、H–4相关,同时还与H–12相关,证实该碳信号为C–10。C–2与C–12化学位移较为接近,从结构可知,C–2与H–4为三键,可观测到远程相关信号,C–12与H–4有5键,信号弱或没有。通过HMBC图中可以看到,只有δC53.0峰与H–4有相关信号,证实δC53.0峰对应于C–2。从图中还可以看到C–11与H–9、H–13、H–12的相关信号。其余相关点也能观测到,与图3结构一致。NOESY谱可以进一步确认化合物的空间结构,同时也为相邻片断的位置判定提供依据。从NOESY谱中可以看出,δH3.08(H–2)峰与δH1.45(NH)峰存在空间耦合。δH7.29(H–9)峰与δH2.90(H–11)峰存在空间耦合。这些信息也与其预定结构完全一致。以上推断证实样品金雀花碱结构与图3结构一致。将其NMR数据结果及解析一并列入表2中。

  注:δC表示碳的化学位移,δH表示氢的化学位移;*C表示季碳,s,

  d,dd,m,分别表示单峰,双峰,两个双峰,多重峰;J为耦合常数。1H,2H,3H分别表示1,2,3个氢原子;表中编号与图3中编号一致。

  2.4电子轰击质谱图

  取适量金雀花碱样品放入进样杆,进行质谱分析,其质谱图见图4。用所得试样的质谱图进行谱库搜索,从NIST08谱库中检索得到相似度为96%的金雀花碱谱图,分子式为C11H14N2O,相对分子质量为190.24。CAS编号为485–35–8,外文名为Cytisine。

  质谱图中*高质荷比m/z190为样品的分子离子峰,说明其分子量为190,与预定结构分子量一致;从*高质荷比与高端质荷比之差分析m/z190–175=15;化合物质谱裂解丢失合理,化合物的分子量为190u。分子离子m/z190丰度比较大表明化合物中含有多重共轭基团,且具有环状结构,使分子稳定性较高。另外谱图中m/z146、m/z44为化合物裂解生成的碎片峰。m/z44是化合物羰基的α裂解或N的i裂解产生的碎片峰,其结构式为:

  化合物中主要碎片峰m/z190,m/z160,m/z146,m/z44,m/z134等符合化合物应有的裂解机理。离子的具体裂解模式见图6。

  4结论

  研究运用UV,IR,1D和2DNMR与MS4种波谱技术对金雀花碱的结构进行了详细解析,确定了

  IR信号峰归属、NMR中主要碳(氢)信号的归属以及相互耦合关系、MS主要碎片离子的裂解途径,这对金雀花碱及其同类药物的结构鉴定和质量控制有重要价值。

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