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从天然药物化学的结构鉴定来探讨波谱解析的教学

作者:张建业 陶移文 郑国栋 张超 来源:《新课程·教师》2015年第11期

摘 要:波谱解析是药学专业的重要基础课程,结合多年教学经验,从天然药物化学、波谱解析这两门课程的衔接来探讨波谱解析的教学方法。波谱解析教学中应该多结合天然药物的结构进行讲解,课后应该配合试题库进行练习,以利于学生掌握知识点。 关键词:波谱解析;天然药物化学;试题库

波谱解析包括紫外光谱法(UV)、红外光谱法(IR)、核磁共振波谱法(NMR)和质谱法(MS),这四种波谱法是鉴定有机化合物的有力工具,其特点是准确、快速、用样少,是现代有机分析所不可缺少的工具。波谱解析是药学、化学、药物化学等专业的重要基础课程,是学习天然药物化学必不可少的基础课。笔者在教学中发现,学生在学习天然药物化学的时候,往往对波谱解析的基本概念、基本理论、综合应用较为生疏。这一方面需要学生加强复习,另一方面,教师在波谱解析教学过程中也可以适当改革,包括学生利用试题库进行练习,与天然药物的结构解析进行结合。 一、紫外光谱法教学

天然药物化学中涉及紫外光谱(UV)最多的是黄酮类化合物,在波谱解析教学中,除了讲解基本理论、基本概念外,还可以举黄酮类化合物的结构鉴定实例。这里举一个例子:某个黄酮化合物的甲醇溶液紫外光谱带I的最大吸收波长是328.2 nm,加入诊断试剂甲醇钠后,带I的最大吸收波长红移了40 nm,吸收强度不下降。加入未熔融的醋酸钠后,带II未发生红移。这样的结果提示有4’-OH,没有7-OH。 二、红外光谱教学

红外光谱中,多个特征区与指纹区的知识点是重点与难点。天然药物化学中羟基蒽醌类化合物的规律性较强:红外吸收区包括羰基的伸缩振动范围是1675~1653cm-1,羟基的伸缩振动范围是3600~3130cm-1,苯环的骨架振动范围是1600~1480cm-1。 三、核磁共振波谱教学

黄酮类化合物的氢谱特征较为明显,包括A环、B环、C环都有自己的规律,耦合规律主要涉及邻位、间位耦合。5,4’-二羟基-7-甲氧基黄酮(芫花素)的氢谱特点:6.47(1H、d、J=1.8Hz)为8-H,6.19(1H、d、J=1.8Hz)为6-H,是A环质子的特征;8.03(2H、d、

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J=8.8Hz)为2’,6’-H,7.10(2H、d、J=8.8Hz)为3’,5’-H是B环质子的特征;12.91(1H、s、OH),10.85(1H、s、OH)分别是5-OH、4’-OH的信号;6.86(1H、s)是C环的3位氢。这样的知识点讲解涉及黄酮A环发生5,7-二取代后,6位与8位氢的位移及间位耦合规律。黄酮B环的4’位被取代后,2’与6’的氢是等价氢,3’与5’的氢是等价氢的规律。黄酮C环的3位氢是典型的单峰,位移也较为固定。黄酮的羟基的活泼氢位移也比较有规律。通过这些讲解,对于学生掌握黄酮的氢谱规律很有帮助。 四、质谱

黄酮类化合物的质谱规律性明显,主要包括途径1和途径2的裂解方式。途径1实际上是RDA开裂,这个知识点是波谱解析的重点与难点。最简单的黄酮结构(C15H10O2)经过途径1和途径2裂解后得到的碎片包括102(B1)、105(B2)、120(A1)、121(A1+H)。在此基础上可以解析简单的取代黄酮类化合物,黄酮与5,7-二羟基黄酮,B1都是102,A1分别是120与152,相差32个质量单位,因为后者在A环上多了两个氧原子,亦即5,7-二羟基黄酮的A环上有两个羟基取代。又如芹菜素与刺槐素,A1都是152,B1分别是118与132,相差14个质量单位,因为刺槐素的B环上多了一个甲氧基。

总结起来,波谱解析的教学中,要注重与天然药物化学的衔接以及试题库的使用,这样有助于学生掌握基本理论、基本概念、综合应用。 参考文献:

[1]姚新生.有机化合物波谱分析[M].1版.中国医药科技出版社,2004. [2]吴立军.天然药物化学[M].6版.人民卫生出版社,2011.

[3]杨秀伟,郝美荣,服部征雄.中药成分代谢分析[M].中国医药科技出版社,2003. 注:本文受如下课题资助,广州医科大学教育科学规划课题(波谱解析试题库及管理系统的构建,20130135),广东省教育厅高等教育教学改革项目“药学综合实验课程新体系的建立与实践”(GDJG20141135),药学综合实验课程新体系的建立与实践(广东省高等教育教学成果奖培育项目)。 ·编辑 赵飞飞