化合物结构分析方法之立体构型研究方法，含NOESY、圆二色谱与单晶X射线衍射

一般通过定向合成、天然产物提取、发酵提取或半制备的方式得到单一组分的化合物，分子结构简单的化合物可对比文献氢谱碳谱来初步确定，复杂分子就需要联合多个检测手段来综合分析，尤其是判断复杂分子立体构型等方面。

一、判断方法流程：

1.纯度评估

使用液相色谱或气相色谱等方法评估化合物纯度：

-原料药纯度通常需达到≥99.0%。

-杂质纯度通常需达到≥90.0%。

2.平面结构推断

根据合成机理，结合核磁共振氢谱（¹H-NMR）、光谱（如UV、IR）及常规质谱（MS）数据，推断化合物的结构。

3.进一步分析

若合成机理不明确，或氢谱及质谱数据不足以判断结构，则需采用高级确证手段：核磁共振碳谱（¹³C-NMR）；二维核磁共振（2D-NMR）

4.立体构型确证（如存在立体构型）

使用专门针对立体结构的研究方法进行立体结构确证，包括以下手段。

NOESY：揭示质子与质子间在空间的相互接近关系，可推测分子的立体结构，但无法测量核间距的大小。

圆二色谱：通过测量分子在圆偏振光下对左旋和右旋光的不同吸收，可以获得与分子立体构型相关的光学活性信息。

单晶X射线衍射：通过分析分子在单晶状态下与X射线相互作用所产生的衍射图案，能够精确地获得分子中原子的空间排列

二、化合物进行结构分析的研究方法总结

三、常用方法经验分享

1.高分辨质谱（HRMS）/质谱（MS）

高分辨质谱是质谱的进阶版本，能够更精确地测量离子的质荷比，通常精确到小数点后四位或更多。两者区别如下：

2.一维核磁共振波谱

理论分析核磁步骤：

a. 通过化学式计算不饱和度，正常如果不饱和度大于或者等于4，意味着可能存在芳香环。

b. 碳谱中确定等价碳原子个数。化学式中有几个碳，谱图中有多少个碳谱峰，确定多少个不等价碳原子。也是判断化学结构式是否有对称性问题。

c. 看1H氢谱谱图，寻找特征指纹谱峰。其中 7.0-8.0ppm 为芳香区域，10.0-11.0 ppm 为醛基区域，12-15ppm 为羧酸区域，而活泼氢一般表现为宽峰 。同样的也查看 13C 谱图，寻找特征谱峰。

d. 积分氢谱每簇峰，要满足积分面积和分子的氢个数一致。注意，有的活泼氢在质子溶剂中会不出峰，比如羟基在水或者甲醇溶剂中就不出峰。

e. 仔细观察谱峰的裂缝模式，使用N+1规则确定基团片段。

f. 通过氢谱和碳谱确定相应的功能团。碳谱常用技术有DEPT135和APT：

g. 把所有信息整合起来考虑，确定分子结构式链接不会违反 Lewis 规则，考虑上所有的碳原子和氢原子，确定不饱和度是否正确。

初学的小伙伴分析核磁还是比较费时费力的，我们也可以利用工具分析。一般可以使用MestRenova软件对图谱进行化学位移和积分处理，采用Chemdraw软件预测化合物的氢谱和碳谱数据，辅助判断平面结构。还可以利用摩熵化学数据库直接查询核磁数据，与文献报道的氢谱（1H NMR）或碳谱（13C NMR）数据进行比对，进行解析，更可靠准确。

方法一：

通过推测结构找寻真实实验谱图

首页绘制结构，检索找到“谱图信息”模块，可查看谱图信息（碳谱、氢谱、红外、质谱、拉曼等）。

方法二：

在首页点击“查谱图”，按要求输入碳谱位移数据，可查询匹配的结构。

当然，也可尝试使用摩熵化学的核磁预测工具。

3.圆二色谱（CD）

一种用于研究手性分子光学性质的分析技术，主要用于测量样品对左旋和右旋圆偏振光吸收的差异。它在生物化学、药物化学和材料科学中广泛应用，特别是在蛋白质、核酸和多糖等生物大分子的结构研究中。

3.1 CD谱图的特征

正峰和负峰：

正峰表示样品对左旋圆偏振光的吸收更强。

负峰表示样品对右旋圆偏振光的吸收更强。

特征峰位置：

不同手性分子或结构在特定波长下会显示特征峰，例如：蛋白质的α-螺旋结构在208 nm和222 nm附近有负峰。β-折叠结构在215 nm附近有负峰。

3.2 CD的优缺点

本文对小分子化合物的结构确证方法进行了初步汇总，在实际工作中，因化合物结构和性质差异，对结构确证技术方法的选择应仔细分析后使用。利用一些分析预测性工具，能大大节约时间、经费成本。