利用二维核磁解析复杂有机分子的结构
2021-11-05叶克印张香归袁耀锋
大学化学 2021年9期
关键词:化学
叶克印,张香归,袁耀锋
福州大学化学学院,福州 350108
核磁共振在有机化合物的结构分析中具有举足轻重的地位,已经被广泛应用于有机化合物的结构鉴定、构型(构象)分析和化学反应动力学等方面,在有机化学、药物化学、生物化学等多个研究领域已经成为不可或缺的工具。在有机化合物的核磁共振波谱解析中,最常用的是一维的核磁共振氢谱(1H NMR)和核磁共振碳谱(13C NMR)。利用核磁共振氢谱提供的丰富信息(包括化学位移、峰形、偶合常数和积分面积等),结合核磁共振碳谱,可以有效地判断有机化合物的化学结构[1–7]。然而对于长链的碳氢化合物核磁信号、分子结构相似的混合物以及复杂烯烃的顺-反异构体等,仅仅依靠一维核磁很难进行有效的解析。
二维核磁(Two-Dimensional NMR, 2D NMR)是一种强大的复杂有机化合物精确归属分析工具。通过引入具有两个时间变量的核磁共振实验,2D NMR将化学位移、偶合常数等重要参数展开在二维平面上,完美地解决了谱线的拥挤和重叠问题,同时还可以提供自旋核之间的相互作用的重要信息[1]。因此,二维核磁在精确解析复杂有机分子结构,特别是糖、蛋白质、核酸等方面具有不可替代的地位[8]。
进入21世纪以来,随着科研条件的改善,国内很多高校已经购置了核磁共振波谱仪,也开设相应的核磁共振波谱学课程。课程内容设置上,一般是以一维核磁共振氢谱和核磁共振碳谱为主,对于二维核磁的内容很少涉及。我们认为导致这种现象的原因主要包括以下几点:首先,关于二维核磁的教学内容大多局限于晦涩难懂的原理介绍,在教学科研中实际存在的复杂分子结构解析方面缺乏可操作性,导致学生缺乏学习兴趣;……
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