天然有机化合物结构解析——方法与实例

从事天然产物提取分离、天然产物合成、天然药化，以及复杂有机化合物结构解析的研究生和科研人员的福利，马国需、杨峻山两位作者在天然产物结构解析、特别是核磁共振波谱解析确立结构方面富有丰富的经验。本书首先介绍解谱的重要性，结合自己的经验总结了解谱的基本操作思路与过程，针对天然有机化合物，按照结构类型对结构特点进行剖析，通过具体的化合物逐一阐述如果通过谱图数据来确立结构，为了更直观把提取的关键数据与谱图结合起来，书中提供了大量原始的谱图，方便读者查阅。

天然产物是中药或植物药发挥药效作用的物质基础，也是发现创新药物的重要源泉。随着科学技术的进步，科学家们从自然界中获得的天然产物日趋丰富，天然产物结构解析也越来越受到学者的重视。如何利用现代波谱技术鉴定出微量成分相应的结构，对于从事天然产物研究的人员来说变得尤为重要。为了与时俱进，使广大从事天然有机化合物结构解析相关的学生和技术人员及时了解和掌握天然有机化合物结构解析的特点、方法及思路，解决学生、老师在学习实践过程中遇到的种种问题，有必要编写一本从结构解析基础讲起的参考书目。
本书首先概述了天然产物的研究发展历程、来源及常用的天然有机化合物结构解析手段。然后通过实例参考，介绍了在早期核磁共振技术没有全面普及时，用单一紫外吸收光谱、红外吸收光谱和质谱技术进行结构鉴定的简单事例。随后重点介绍了常见天然有机化合物结构类型，如木脂素类、倍半萜类、二萜类、三萜类、生物碱类、酮类、甾体类和混源萜类的结构解析方法。对每种结构类型归纳了它的结构特点与碳谱数据规律，同时以3～9个结构解析实例为模板介绍了该类型化合物的结构鉴定方法，辅以波谱图为参考，以供读者查阅。
本书在编写过程中力求突出：内容的全面性和经典性，囊括了基本所有常见的天然有机化合物类型；体例、格式的规范性和适用性，图谱附在每个结构解析实例的后面，方便查阅；解析结构的新颖性和热点性，增加了近年来重点关注的聚酮类和混源萜类结构类型。本书可以作为天然产物专业本科生学习天然有机化合物结构解析基本方法的课程教材，也可供相关专业研究生或技术人员作为提高天然有机化合物结构鉴定能力的专业书籍，从而启迪智慧，开拓创新意识，促进该行业健康持续发展。
在本书的编写过程中，得到了中国医学科学院药用植物研究所领导和化学工业出版社的大力支持，在此表示感谢。由于本书涉及学科领域较多，加之作者水平有限，书中可能存在一些不妥之处，敬请广大读者指正，以便不断修订完善。

编著者   
2021年8月

马国需，中国医学科学院药用植物研究所，新疆维吾尔自治区中药民族药研究所天然药化中心副主任，主要从事药用植物中活性物质的发现及构效关系分析等，分别获得了2016年度云南西双版纳州科技进步奖一等奖和2016年度广西省科学技术自然科学奖三等奖。作为课题负责人主持国家自然科学基金项目一项、中国医学科学院创新基金项目一项，参与国家自然科学基金三项，国家药典会药品标准提高研究一项，发表学术论文59篇，申请国家专利七项。《中国药师》杂志编委和《Natural Product Research》杂志的特约审稿人。 
杨峻山 曾任中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所副所长。现兼任中国药学会常务理事、中药与天然药物专业委员会主任；中国植物学会理事、药用植物与植物药专业委员会副主任；《中国药学杂志》副主编。从事中药与天然药物、药用植物资源的科研与教学40余年。对百十种中药与天然药物的化学成分和有效成分有深入的研究，分离鉴定化合物800多个，其中新化合物近200个；人工合成了一些天然化合物，为创制新药提供了多个先导化合物。代表性著作有：《中草药现代研究》、《分析化学手册》、《实用天然产物手册》《天然有机化合物结构信息手册》等。

本书首先概述了天然产物的研究发展历程、来源及常用的天然产物结构解析手段；全面总结了天然产物结构解析的步骤和具体的研究方法应用；重点以天然有机化合物结构类型分类进行结构解析，如木脂素类、倍半萜类、二萜类、三萜类、生物碱类、酮类、甾体类和混源萜类等。每种结构类型归纳了其结构特点及碳谱数据规律，并通过6～9个结构解析实例来介绍该类型化合物的结构鉴定方法，辅以波谱图为参考。
本书适合作为学习天然产物结构解析基本方法的课程教材，同时也可供相关专业研究生或技术人员作为提高天然产物结构鉴定能力的专业书籍。

上篇 基础知识介绍
第1章 绪论	002
1.1 天然产物的研究发展历史	002
1.1.1 天然产物历史沿革	002
1.1.2 天然产物的结构来源	004
1.2 天然产物结构研究的重要性	008
1.3 天然产物结构解析的技术手段	010
1.4 天然产物结构研究中的步骤程序	014
1.4.1 化合物的纯度测定	014
1.4.2 结构研究的主要步骤	014
1.4.3 官能团、结构片段或基本骨架的确定	016
参考文献	017

第2章 天然产物结构研究方法与技术	021
2.1 化合物的颜色反应	021
2.1.1 糖及其苷类化合物	021
2.1.2 苯丙素类化合物	021
2.1.3 醌类化合物	022
2.1.4 黄酮类化合物	023
2.1.5 三萜类化合物	024
2.1.6 甾体及其苷类化合物	024
2.1.7 生物碱类化合物	025
2.2 元素分析和质谱确定分子式	026
2.2.1 元素分析法	026
2.2.2 质谱法	026
2.3 紫外、红外光谱考察分子中的官能团	029
2.3.1 紫外光谱法	029
2.3.2 红外光谱法	032
2.4 核磁共振谱相关知识	036
2.4.1 基本原理	036
2.4.2 核磁共振氢谱	039
2.4.3 核磁共振碳谱	049
2.4.4 二维核磁共振谱	053
2.5 旋光光谱和圆二色谱研究化合物的构型与构象	055
2.5.1 手性光谱的基本理论	056
2.5.2 圆二色谱的解析方法	057
2.6 X射线单晶衍射	058
2.6.1 晶体学基本理论	059
2.6.2 X射线衍射基础知识	062

第3章 紫外、红外、质谱实例解析应用介绍	065
3.1 紫外光谱的应用	065
3.1.1 定性分析	065
3.1.2 有机化合物的结构推测	066
3.1.3 定量分析	067
3.1.4 纯度检查	068
3.2 红外光谱的应用	068
3.2.1 已知化合物的结构鉴定	068
3.2.2 立体构型的确定	069
3.2.3 未知结构的推测	071
3.2.4 样品纯度鉴定和分离指导	072
3.3 质谱在结构解析中的应用	073
3.3.1 质谱应用规律	073
3.3.2 实例解析	073
参考文献	075


下篇 结构解析实例
第4章 木脂素类化合物结构解析	078
参考文献	132

第5章 倍半萜类化合物结构解析	133
参考文献	191

第6章 二萜类化合物结构解析	193
参考文献	212

第7章 三萜类化合物结构解析	213
参考文献	242

第8章 生物碱类化合物结构解析	243
参考文献	263

第9章 酮类化合物结构解析	264
参考文献	286

第10章 甾体类化合物结构解析	287
参考文献	342

第11章 混源萜类化合物结构解析	343
参考文献	394