二维核磁共振技术解析萘普生分子结构

2024年3月28日发(作者：诗两首)

二维核磁共振技术解析萘普生分子结构

刘渝萍;曹渊;陈昌国;鲜晓红

【摘 要】为解析萘普生的分子结构,测试了萘普生的一维核磁和二维核磁1H NMR、

13C NMR、DEPT-135、1 H-1H COSY、HSQC、HMBC、1H-1H NOESY谱图,

实现了萘普生氢谱和碳谱的全归属.成功对萘环上氢核、碳核,特别是季碳进行了完

整结构分析,体现了二维核磁解析对一维复杂氢谱、碳谱解析的有益补充.该实验有

助于填补仪器分析实验二维核磁共振实验教学的缺乏,有利于学生掌握有机化合物

结构的二维核磁共振分析,对于有机物结构正确解析具有重要的现实意

义.%Naproxen is non-steroidal anti-inflammatory and antipyretic analgesic

with minor side effects currently,but the NMR spectra of Naproxen have

not been assigned technique is an important tool of

molecular structure order to analyze the molecular structure of

Naproxen,the NMR spectra of Naproxen were tested with 2D-NMR and

1D-NMR techniques,such as 1H NMR、13C NMR、DEPT-135、1H-1H

COSY、HSQC、HMBC、1H-1H NOESY,and it realized the complete

assignment of 1H-NMR and rmore,it was successful to

analyze the H atom and C atom,specially quaternary carbon of

naphthalene ring experiments would help to fill in the

blanks of 2D-NMR experimental teaching in the instrumental analysis

experiments and facilitate to master the 2D-NMR analysis of organic

compound structure for students,which had an important significance for

correct structure analysis of organic compound.

【期刊名称】《实验室研究与探索》

【年(卷),期】2017(036)006

【总页数】4页(P21-24)

【关键词】二维核磁共振;萘普生;氢谱;碳谱;仪器分析实验;结构分析

【作 者】刘渝萍;曹渊;陈昌国;鲜晓红

【作者单位】重庆大学化学化工学院,重庆400044;重庆大学分析测试中心,重庆

400044;重庆大学化学化工学院,重庆400044;重庆大学化学化工学院,重庆

400044;重庆大学化学化工学院,重庆400044

【正文语种】中 文

【中图分类】O482.53

萘普生，学名(+)-α-甲基-6-甲氧基-2-萘乙酸(Naproxen,Nap),为白色或类白色粉

末状晶体，m. p. 153～158 ℃，无臭或几乎无臭，在甲醇、乙醇或氯仿中溶解，

在水中几乎不溶，是一种毒性低、副作用小的非甾体消炎解热镇痛药。现已普遍用

于临床，但由于其极微溶于水，口服给药时可引起胃部刺激，使其应用受到一定的

限制[1-3]。萘普生与阿司匹林、扑热息痛、布洛芬并列为解热镇痛药“四大支柱”

品种。

有关萘普生的应用研究已有大量研究报道[4-7]，但是利用核磁技术对其NMR信

号归属还未见完整报道。核磁共振技术是解析有机化合物结构的重要手段之一，是

无损检伤的测试技术[8]。特别是，二维核磁共振的化学位移相关谱是结构解析的

有力技术，是溶液中的X-射线衍射技术[9-12]。它表示共振信号的相关性，二维

坐标都是化学位移。1H-1H COSY是一种同核化学位移相关谱，是检测3J之间的

耦合关系，主要研究1H同核耦合关系；1H-13C HSQC是异核化学位移相关谱，

反映的是1H和13C以1JCH耦合(一键相关)，只有直接相连的碳氢耦合才能被观

察到；1H-13C HMBC是异核碳氢的远程相关谱，是测试二键耦合或三键耦合的

谱图，可提供C-C相关性和季碳与相邻质子的相关性；1H-1H NOESY反映了有

机化合物结构中核与核之间空间距离的关系，与两者间相距多少化学键无关，对于

确定有机化合物结构、构型和构象有重要意义[13-14]。因此，本文利用核磁氢谱

1H NMR、碳谱13C NMR、同核位移相关谱1H-1H COSY、异核单量子相干谱

HSQC、异核多键相关谱HMBC、同核1H-1H NOESY技术对萘普生的氢谱和碳

谱进行全归属解析，更进一步掌握萘普生分子结构。

1.1 仪 器

AVANCE 500 MHz超导傅里叶变换核磁共振波谱(瑞士，bruker公司)；电子天

平(FA 2204B)。

1.2 试 剂

Nap(原料药，浙江仙居车头制药厂)；氘代试剂：DMSO(二甲基亚砜-d6，重氢含

量>99.8%，HDO<0.2%，加标1‰)。

1.3 实验方法

1H NMR、13C NMR、DEPT-135、1H-1H COSY、HSQC、HMBC、1H-1H

NOESY均在AVANCE 500 MHz核磁共振波谱仪上测定。1H-NMR的观测频率

为500.13 MHz，13C-NMR的观测频率为125.75 MHz。核酸共振实验采用φ5

mm样品管，一维、二维核磁实验均在控温下进行。

2.1 氢 谱

从图1(a)可见，氢谱中共有9组峰，从低场到高场质子数依次为1、2、1、1、1、

3、1、3，总共有14个氢。图1中的特征基团有甲氧基上CH3—O—的甲基

CH3—应在δ 3.900×10-6的单峰，则δ 3.864(s,3H)是H1；羧基质子—COOH

的化学位移应在(10～13)×10-6范围，则δ12.337(s,1H)是H10。饱和碳上的质

子一般小于4.5×10-6，Nap中饱和碳上的氢有3种，已判断出1号位的氢。图1

中还有化学位移小于4.5×10-6的两组峰：①δ(3.782～3.824)×10-6(m,1H)与

CH3相邻，被CH3裂分为四重峰；②化学位移为δ1.438～1.452(d,2H)。这两组

峰的特征正与Nap的H8和H9的典型结构CH3—CH—相符，δ3.782～

3.824(m,2H)为H8，δ1.438～1.452(t,3H)为H9。 但是，萘环上的氢不能被指认

出来。

图2(f)中HMBC2，δ157.094(C2)与δ7.809～7.767(d,1H)有一强交叉峰，存在

3JH—C三键H—C耦合作用[15]，表明δ7.809～7.767(d,1H)为H-3，

δ157.094(C2)还与δ7.292～7.287(d,1H)、δ7.165～7.142(m,1H)有2个弱的交

叉峰，存在2JH—C两键H—C耦合作用,即两组峰为H7，H2,又由于H7相邻碳

上没有H，则被萘环上H的裂分数为2重峰，因此，δ7.292～7.287(d,1H)为H7，

δ7.165～7.142(m,1H) 为H2。

图1(b)中COSY,δ7.784～7.767(d,1H)与δ7.165～7.142(m,1H)，δ7.784～

7.767(d,1H)与δ7.418～7.398(m,1H)有交叉峰，说明δ7.165～7.142(m,1H)与

δ7.784～7.767(d,1H) , δ7.784～7.767(d,1H)与δ7.418～7.398(m,1H)互为邻位

氢，证实了HMBC2中H2、H3的推测，δ7.716(s,1H) 为H4。

图1(b)中NOESY,δ7.292～7.287(d,1H)(H7)与δ7.784～7.767(d,1H)的氢有交叉

峰，2个氢空间位置靠近，可以推测δ7.784～7.767(d,1H)为H6，δ7.418～

7.398(m,1H)为H5。

2.2 碳 谱

从萘普生结构式来看，Nap分子中14碳，这与碳谱(见图2(a))中有14条样品峰

相符。按照碳原子的化学位移规律，Nap有3个区域的碳原子，饱和区有3条谱

线，不饱和区有10条谱线，羰基区有1条谱线。那么，δ175.462×10-6峰是

C10羧基碳。

从图2(a)可见，有3个饱和碳，甲基峰一般出现在高场，则δ18.427的峰为C9

甲基碳。而与杂原子O相连的碳原子会向低场移动，则δ55.13的峰为CH3—

O—中C1甲基碳。δ44.567为C8亚甲基碳。图2(c)的HSQC1可见，

δ3.864(H1)与δ55.13 C有交叉峰，也说明δ55.13 C为C1甲基；δ3.782～

3.824(H8)与δ44.567 C有交叉峰，说明δ44.567为C8；δ1.438～1.452(H9)与

δ18.427 C有交叉峰，说明δ18.427是C9。

对比图2(a)、(b)全谱13C和DEPT135，δ175.462、δ157.094、δ136.305、

δ133.222、δ128.389是5个季碳峰。δ175.462为C14。在图2(e)HMBC1中，

H1与δ157.094 C有交叉峰，3JH—C三键C—H耦合，说明δ157.094是C2；

H9与δ136.305 C有交叉峰，3JH—C三键C—H耦合，说明δ136.305为C7；

其他季碳C5、C10还不能被指认。

根据上文已推测出H2、H3、H4、H7，再结合图2(d)HSQC2，可以得出，与H2

有交叉峰的是δ118.673 C(C3), 与H3有交叉峰的是δ129.093 C(C4)，与H4有

交叉峰的是δ125.550 C(C6),与H7有交叉峰的是δ126. 396 C(C11)。

图2(f)是Nap的部分HMBC2。δ136.305 C与H5、H4、H3都有交叉峰，

δ128.389 C与H2、H7、H7都有交叉峰，存在3JH—C三键C—H耦合，因此

判断δ136.305 C为C10，δ128.389 C为C5。

本文采用一维核磁和二维核磁1H NMR、13C NMR、DEPT-135、1H-1H COSY、

HSQC、HMBC、NOESY技术解析了萘普生分子结构，实现了药物萘普生氢谱和

碳谱的全归属。该实验解析对象难易程度适中，一维和二维核磁实验技术全面，有

利于把核磁解析综合实验引入仪器分析实验课程，将波谱解析、有机化学和仪器分

析知识融会贯通，有助于培养实际工作需求的综合性、适用性和创新性人才[16]。

Tel:135****7660;E-mail:********************

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