制藥工程是以藥學、化學、生物技術、工程學等相關學科綜合所形成的一門新興交叉學科,其作為一個相對獨立的新興學科,具有自己廣闊的研究領域。本次制藥工程專業(yè)規(guī)劃教材的編寫修訂工作將在總結(jié)上一輪教材編寫經(jīng)驗的基礎上,積極吸取近年來制藥工程專業(yè)發(fā)展所取得的成果,進一步完善制藥工程專業(yè)教材體系和教材內(nèi)容。以期能夠面向行業(yè)發(fā)展、社會發(fā)展,以及用人單位的需要,以提高所培養(yǎng)的制藥工程師的勝任力為核心。在保證基本知識、基本理論足夠、適用的前提下,重視現(xiàn)代科學技術、方法論的融入,秉承精化基礎理論、優(yōu)化專業(yè)知識、強化實踐能力、深化素質(zhì)教育、突出專業(yè)特色的原則來構(gòu)建合理的教材體系,服務新工科建設,融合體現(xiàn)新醫(yī)科。
波譜解析是現(xiàn)代有機化合物結(jié)構(gòu)鑒定的最主要手段,主要包括紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜、質(zhì)譜和圓二色譜等現(xiàn)代物理手段。隨著制藥工程、藥學、化學等學科的飛速發(fā)展,波譜解析已經(jīng)成為上述學科科研工作者應該掌握和了解的一項技術,并在相關的各個領域中發(fā)揮著重要作用。本教材根據(jù)我國目前制藥工程專業(yè)對本科生培養(yǎng)的新形勢進行編寫,與藥學、化學專業(yè)的波譜解析教材相比,本教材在內(nèi)容、章節(jié)組織和編寫等方面進行修改和調(diào)整,對儀器原理等方面的內(nèi)容進行精簡,側(cè)重于制藥領域解決實際問題的案例,同時在核磁共振譜、質(zhì)譜、圓二色譜等章節(jié)加入領域內(nèi)的最新研究進展。本教材既能滿足制藥工程專業(yè)的學習要求,同時還可作為研究生入學考試和研究生學習的重要參考教材。
本教材的編者團隊由全國相關院校在制藥工程領域具有豐富教學經(jīng)驗和科研經(jīng)歷的7 位教授組成:宋少江教授(第一章、第二章、第三章)、周應軍教授(第四章)、郭遠強教授(第五章)、張培成教授(第六章)、姜勇教授(第七章)、黃肖霄教授(第八章)、羅俊教授(第九章)。本教材在編寫過程中得到了人民衛(wèi)生出版社的大力支持和幫助。我們也由衷感謝兄弟院校的有關老師對本教材提出的寶貴建議和意見。
由于知識水平有限,本教材偏頗和不足之處在所難免,懇請各位專家、老師、同學不吝指正。
宋少江
2023 年7 月
自2000年6月參加工作以來,一直負責講授《有機化合物波譜解析》、《中藥化學》、《天然藥物化學》、《中藥學專業(yè)英語》、《中藥新藥研制與開發(fā)》等本科和研究生課程,始終堅持為中藥學英語專業(yè)使用雙語授課。參加多次國家級、省級精品課程的錄制。主編或參與編寫了有機化合物波譜解析、中藥化學、天然藥物化學等多部專業(yè)教材,并承擔了全國執(zhí)業(yè)藥師資格考試應試教學工作,能夠做到理論聯(lián)系實際,針對不同專業(yè)特點差異化教學。
第一章 緒論 1
第一節(jié) 有機化合物結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展歷史 /1
第二節(jié) 波譜解析的主要內(nèi)容 /5
一、 波譜學的基本理論 /5
二、 波譜學的主要內(nèi)容、應用方法和確定絕對構(gòu)型的測定技術 /6
三、 藥物分子的結(jié)構(gòu)確定 /9
第二章 紫外光譜 11
第一節(jié) 紫外光譜的基本知識 / 11
一、 分子軌道 / 11
二、 電子躍遷及類型 / 12
三、 吸收帶 / 13
四、 紫外光譜的表示方法及常見術語 / 14
五、 紫外光譜最大吸收波長的主要影響因素 / 15
第二節(jié) 紫外光譜與分子結(jié)構(gòu)間的關系 / 18
一、 非共軛有機化合物的紫外光譜 / 18
二、 共軛烯類化合物的紫外光譜 / 19
三、 共軛不飽和羰基化合物的紫外光譜 / 20
四、 芳香化合物的紫外光譜 / 21
第三節(jié) 紫外光譜在結(jié)構(gòu)解析中的應用 / 22
一、 紫外光譜的經(jīng)驗總結(jié) / 23
二、 紫外光譜結(jié)構(gòu)解析實例 / 23
第三章 紅外光譜 28
第一節(jié) 紅外光譜的基本原理 / 28
一、 紅外吸收產(chǎn)生的條件 / 28
二、 紅外光區(qū)的劃分 / 29
三、 分子振動模型 / 29
四、 分子振動方式 / 31
五、 影響吸收峰的因素 / 33
第二節(jié) 特征基團與吸收頻率 / 36
一、 特征區(qū)、指紋區(qū)和相關峰的概念 / 36
二、 紅外光譜的九大區(qū)域 / 37
三、 有機化合物官能團的特征吸收 / 37
第三節(jié) 紅外光譜在結(jié)構(gòu)解析中的應用 / 42
一、 樣品的制備技術 / 42
二、 紅外光譜法的應用 / 43
三、 紅外光譜結(jié)構(gòu)解析程序和實例 / 43
第四章 核磁共振氫譜 46
第一節(jié) 基本原理 / 46
一、 核磁共振的基本原理 / 46
二、 核磁共振產(chǎn)生的必要條件 / 51
三、 核的能級躍遷 / 51
第二節(jié) 核磁共振氫譜的主要參數(shù) / 53
一、 化學位移及影響因素 / 54
二、 峰的裂分及耦合常數(shù) / 63
三、 峰面積與氫核數(shù)目 / 76
四、 常見化合物的核磁共振氫譜數(shù)據(jù) / 77
第三節(jié) 核磁共振氫譜測定技術 / 80
一、 試樣準備 / 80
二、 高分辨核磁共振技術 / 81
三、 核磁雙共振 / 82
四、 位移試劑 / 84
第四節(jié) 核磁共振氫譜在結(jié)構(gòu)解析中的應用 / 85
一、 核磁共振氫譜結(jié)構(gòu)解析的基本程序 / 85
二、 核磁共振氫譜結(jié)構(gòu)解析實例 / 86
第五章 核磁共振碳譜 98
第一節(jié) 核磁共振碳譜的特點 / 98
第二節(jié) 核磁共振碳譜的主要參數(shù) / 99
一、 化學位移 / 99
二、 耦合常數(shù) /104
三、 峰強度 /106
第三節(jié) 核磁共振碳譜的種類 /107
一、 全去耦譜 /107
二、 DEPT 譜 /107
三、 其他譜 /109
第四節(jié) 各類型13C核的化學位移 /110
一、 脂肪烴類 /111
二、 芳環(huán)化合物 /114
三、 醇、醚、羧酸衍生物 /115
四、 含雜原子化合物 /117
第五節(jié) 核磁共振碳譜在結(jié)構(gòu)解析中的應用 /119
一、 核磁共振碳譜解析的一般程序 /119
二、 核磁共振碳譜解析實例 /120
第六節(jié) 計算核磁 /123
一、 計算核磁共振碳譜的發(fā)展 /123
二、 計算核磁共振碳譜的作用 /124
三、 計算核磁共振碳譜方法 /124
第六章 二維核磁共振譜 128
第一節(jié) 基本原理 /128
一、 一維核磁共振譜到二維核磁共振譜的技術變化 /128
二、 常用的二維核磁共振譜圖的表現(xiàn)形式 /129
三、 二維核磁共振譜共振峰的命名 /132
四、 常用的二維核磁共振譜 /133
第二節(jié) 同核化學位移相關譜 /133
一、 基本概念和原理 /133
二、 氫- 氫化學位移相關譜 /134
第三節(jié) 異核化學位移相關譜 /137
一、 基本概念和原理 /137
二、 13C-1H COSY 的脈沖序列 /137
三、 1H 檢測的異核多量子相干相關譜 /137
四、 1H 檢測的異核單量子相干相關譜 /137
第四節(jié) 異核遠程相關譜 /141
一、 基本概念和原理 /141
二、 1H 檢測的異核多鍵相關譜 /141
第五節(jié) 二維NOE譜 /143
一、 NOESY /143
二、 ROESY /144
第六節(jié) 氫-氫總相關譜 /145
第七章 質(zhì)譜 149
第一節(jié) 基本原理 /150
一、 質(zhì)譜的基本原理 /150
二、 質(zhì)譜的表示方法及重要參數(shù) /151
三、 儀器的結(jié)構(gòu)與原理 /153
第二節(jié) 質(zhì)譜的電離過程和離子源 /154
一、 電子電離 /154
二、 化學電離 /155
三、 快速原子轟擊電離 /156
四、 基質(zhì)輔助激光解吸電離 /157
五、 大氣壓電離 /157
六、 不同電離方式的比較與選擇原則 /159
第三節(jié) 質(zhì)量分析器 /160
一、 磁質(zhì)量分析器 /160
二、 四極質(zhì)量分析器 /161
三、 離子阱 /161
四、 飛行時間質(zhì)量分析器 /162
五、 軌道阱 /162
六、 傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜分析器 /163
第四節(jié) 質(zhì)譜中的主要離子 /163
一、 分子離子 /163
二、 同位素離子 /165
三、 碎片離子 /167
四、 亞穩(wěn)離子 /167
五、 多電荷離子 /168
第五節(jié) 常見的裂解類型 /168
一、 開裂的表示方法 /168
二、 離子的裂解類型 /169
第六節(jié) 各類化合物的質(zhì)譜裂解 /174
一、 烴類化合物 /174
二、 醇、酚、醚類化合物 /177
三、 含羰基的化合物 /180
四、 其他類化合物 /184
第七節(jié) 質(zhì)譜技術在結(jié)構(gòu)解析中的應用 /188
一、 質(zhì)譜解析程序 /189
二、 應用實例 /190
第八節(jié) 質(zhì)譜聯(lián)用技術 /194
一、 液相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用儀 /195
二、 氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用儀 /197
第八章 圓二色譜和旋光光譜及其他立體構(gòu)型確定技術 201
第一節(jié) 基礎知識 /201
第二節(jié) 圓二色譜在確定絕對構(gòu)型中的應用 /204
一、 經(jīng)驗規(guī)律 /204
二、 圓二色譜激子手性法 /208
三、 電子圓二色譜計算確定手性化合物的絕對構(gòu)型 /214
四、 振動圓二色譜計算輔助確定手性化合物的絕對構(gòu)型 /217
第三節(jié) X射線單晶衍射法 /217
一、 X 射線單晶衍射法的基本原理 /218
二、 X 射線單晶衍射法在結(jié)構(gòu)解析中的應用 /223
第四節(jié) 手性衍生化試劑確定絕對構(gòu)型 /226
一、 經(jīng)典Mosher 法和改良Mosher 法 /227
二、 應用新試劑的Mosher 法 /230
第九章 綜合解析 233
第一節(jié) 概述 /233
一、 常用的波譜學方法及其作用 /233
二、 圖譜解析過程中應注意的問題 /236
三、 樣品的準備 /236
第二節(jié) 綜合解析的思路和過程 /237
一、 分子式的確定 /237
二、 圖譜信息的整體分析 /238
三、 結(jié)構(gòu)單元的確定 /238
四、 結(jié)構(gòu)單元的連接 /239
五、 整體結(jié)構(gòu)的最終確定與完善 /240
第三節(jié) 綜合解析實例 /241
參考文獻 274