鉴定植物化学成分结构的程序与方法

一、鉴定植物化学成分结构的程序与方法

目前，自植物中提取分离和鉴定的天然化合物，已有数万种。所以在一般植物中所得到的单体化合物，往往是前人已经得到过的成分，其化学结构多已明了，或已有可贵的线索。因之，在进行提取、分离、精制过程中，通过对化合物理化性质的认识，联系文献中有关其原植物或近缘植物成分的记述，进行综合分析，逐渐缩小探索范围，就可能有针对性地查对文献，并得出一定结论。近年来，由于新技术、新仪器的发展和应用，特别是层析色谱和光阶数讯更能有效地帮助鉴定一个已知的成分。样品微少时，可先进行光谱鉴定，有条件时，最好用已知样品同时进行熔点、混合熔点、层析色谱和红外光谱对照。没有已知样品时，则应多做些数据，或制备一些衍生物来和文献数据核对。如果是一时搞不清楚的“已知”或未知化合物，一般可按下列步骤进行鉴定。

（一）物理常数的测定

所得到的结晶化合物，首先要进行烧灼试验，以确定是有机化合物还是无机物。结晶的有机化合物，需要测定其熔点、比旋度，如果是液体化合物，需要测定其沸点、比重、折光率及比旋度等。

（二）分子式的测定

在确定一个化合物的分子式时，可进行元素定性分析，检查含有哪几种元素。再测定各元素在化合物中所占有的百分含量，从而求出化合物的实验式。并依据测出的分子量，计算出该化合物的分子式。由元素分析及分子量所求出的分子式，因样品的纯度及含水量等因素的差异，往往只能是近似式，其碳、氢、氧的数目，特别是氢原子数目，有时需要作较大幅度的调整。这种经典的常规方法，当样品较多时，还是可取的好方法。分子量的测定，以往有熔点降低法、衍生物推导法，酸碱测定法等。目前，最常用的是质谱，也是最精确的方法，而且微量的样品也不受限制。一般可由质谱中同位素峰的强度推定分子式，高分辨的质谱（highresolutionmassspectrometry，HR-MS）可以直接确定分子式。

高分辨质谱仪可以测出样品分子的精确质量（exactmass），精确到毫级质量单位或其以下，再加上对杂原子数目的限制，质谱仪的计算机系统不仅可给出分子离子元素组成，而且也可定出质谱图中重要的碎片离子元素组成。高分辨质谱仪可将物质的质量精确测定到小数点后第6位，但实际保留到第4位。例如，有四个化合物的分子式分别为C8H12 N4、C9H12N2O、C10H12O2和C10H16N2，它们的相对分子质量虽都为164，但精确质量并不相同（分别为164.1063、164.0950、164.0837和164.1315），在高分辨质谱仪上可以很容易地进行区别。

（三）化合物官能团和分子骨架的推定

在决定一个化合物的分子式之后，就需要进行官能团和分子结构骨架的推定。一般需要决定该化合物的缺氢因素，准确计算出结构中含有双键或环，并结合所测定的物理常数，化学定性试验、化学降解等反应，以及有关光谱，如UV、IR、MS、1HNMR、13CNMR等，综合分析，以确定化合物含有哪些官能团，具有何种母核，是哪类化合物（如生物碱、黄酮等）。（四）分子平面结构的确定

推断并测定分子平面结构的程序有：（1）结合文献调研；（2）结合光谱解析及官能团定性、定量分析结果；（3）与已知化合物进行比较或采用化学方法（化学降解、衍生物制备或人工合成）等方法。

（五）推断并确定化合物的立体结构

在掌握了化合物的基本信息后，即可推断并确定化合物的立体结构。大量事实证明，分类学上亲缘关系相近的植物，如同属、同种或相近属种植物，往往含有类型及结构骨架类似或甚至结构相同的化合物。故提取分离之前，一般应先利用中、外文主题索引按植物名称或拉丁学名查阅同种、同属乃至相近属种植物的哪个药用部位中分离过什么成分？还要了解该种或该类成分出现在哪个溶剂萃取部位？用什么方法得到？具有什么性质？分子式、熔点、比旋度、颜色反应、层析行为及各种光谱数据、生物合成途径等。

通常在确认所得化合物的纯度后，即可根据该化合物在提取、分离过程中的理化性质及相关测试数据，分析推断所得化合物的类型及基本骨架。后者一旦得到确定后，即可利用分子式索引或主题索引（如推测为已知化合物）查阅各种专著、手册、综述，或者通过系统查阅美国化学文摘（CA）进一步全面比较有关数据以判断所得到的化合物为“已知”或“未知”化合物。