波谱解析
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课程评价
spContent=波谱解析课程是面向中药学、药学等相关专业本科生的核心专业基础课程,是探索未知化合结构的最主要的手段。本课程内容安排合理,科学严谨,紧扣大纲,思路清晰,重点难点突出,将抽象理论形象化,具有大量实际图谱解析实例,突出药学特点,强调结构解析方法的介绍,侧重学生实际解谱能力的培养。
—— 课程团队
课程概述

  波谱解析课程以有机化学、分析化学等学科为基础,是面向中药学、中药资源与开发专业本科生的核心专业基础课程,是探索未知化合物结构的最主要的手段,随着药学、化学等学科的飞速发展,波谱解析已经渗透到与之相关的各个领域,成分现代药学、化学、生物学工作者必须掌握的一门学科。波谱解析的学习可为后续的天然药物化学、药物化学、药物分析等课程的学习奠定基础。课程注重基础知识和基本技能的培养,同时注意介绍波谱解析的新技术和新方法,并侧重培养学生实际解析图谱的能力,最终达到能够独立解析各种小分子化合物图谱的能力。《波谱解析》2012年被评为校级一类精品课程,所使用课件在2013年校级邮箱课件比赛中获得二等奖。教学团队多年来一直坚持进行教学改革,2015年度被立项为研究性教学试点课程改革项目,并开始基于MOOC的波谱解析“翻转课堂”教学模式改革实践。

授课目标
波谱解析课程注重基础知识和基本技能的培养,同时注意介绍波谱解析的新技术和新方法,波谱解析的学习可为后续的天然药物化学、药物化学、药物分析等课程的学习奠定基础。本课程侧重培养学生实际的图谱解析能力,最终使学生达到能够独立解析各种小分子化合物图谱的能力。
课程大纲

《波谱解析Spectroscopy Analysis

 

一、课程说明

1、该课程的目的和任务

随着现代药学的发展,药学各学科间的交叉和渗透日益增强;在中药及化学药物研究中,用波谱鉴定的手段来推导和鉴定有机化合物的结构的方法的重要性越来越大,因此要求中药学许多专业的本科生掌握波谱解析的方法,以适应学科的发展。

《波谱解析》的学习目的是要掌握其基本方法,用于有机化合物的结构推导、解析。

With the development of modern pharmacy, the relationships between different pharmaceutical discipline increase closely. In the traditional Chinese medicine study, the students are claimed to acquire the technologies because of the growing importance of identifying and elucidating the organic compounds structure through the spectroscopy.

The purpose of this course is to master the basic method to analysis and confirm the structure of organic compounds.

 

2、课程的基本内容和要求

有机化合物含天然有机化合物和合成有机化合物,波谱解析是推导它们化学结构的强有力的工具之一。本门课重点在于解析,亦即研究使用波谱谱图的数据推导出有关的有机化合物结构。至于各种波谱的原理、仪器设备、仪器的具体操作方法等,本门课要求学生有所了解,但其深入的探讨不在本课讨论范围之内。

Spectroscopy analysis is a powerful tool for the structural elucidation of organic compounds. This course is focused on using the different spectroscopic data to confirm the compounds structure. As for the principle and the use of the instrument, students can just understand.

3.学分:2

4.学时:34

5.性质:必修课

6.教材选用及主要参考书(指定一本选用教材,推荐两本以上参照教材及资料)

教材:

   《波谱解析(第二版)》,孔令义主编,人民卫生出版社,出版时间:20163月。

主要参考书:

姚新生主编,《有机化合物波谱解析》,中国医药科技出版社,20102月。

   张正行主编,《有机光谱分析》,人民卫生出版社,20098月。

   《波谱解析(第一版)》,孔令义主编,人民卫生出版社,出版时间:20117月。

 

二、课程内容和要求

第一章   紫外光谱(1学时)

[基本内容]

1.紫外光谱的基本理论;

2.紫外光谱在结构解析中的应用。

 

[基本要求]

1、了解紫外光谱的基本理论;

2、掌握紫外光谱在结构解析中的应用。

 

第二章 红外光谱 (1学时)

[基本内容]

1.红外(IR)谱基本概念;

2.有机化合物各基团的IR;各类有机化合物的基团特征频率;

3. 红外光谱在化合物结构解析中的作用。

 

[基本要求]

1、熟悉红外吸收与化合物结构的关系;

2、掌握红外光谱中的重要区段;

3、掌握红外光谱在化合物结构解析中的作用。

 

第四章 核磁共振氢谱(12学时)

[基本内容]

一、核磁共振的基本知识

1)核的自旋及其在外加磁场的自旋取向数;

2)核的进动

3)核跃迁与电磁辐射;

4)屏蔽效应及其影响下核的能级跃迁;

二、氢核磁共振

1、基本概念

(1)原子核的磁性和自旋

(2)核磁共振现象

(3)弛豫与共振峰的宽度

(4)屏蔽效应化学位移

21H化学位移、偶合常数和双共振法

(1)不同化学环境中的质子(1H)的化学位移

(2) 自旋偶合和偶合常数

3、氢谱的测定技术

(1) 自旋去偶

(2) 宽带去偶

(3) 偏共振去偶

4NOE效应

[基本要求]

1熟悉NMR产生的基本原理;

2、掌握化学位移、偶合常数等的基本概念及在解析中的作用了解1H-NMR的测定方法;

3、掌握1H-NMR谱的解析方法。

 

第五章、核磁共振碳谱(4个学时)

[基本内容]

1、碳谱(13C-NMR)的特点;

2、碳谱的主要参数;

1)影响13C化学位移(d)值的因素;

2)偶合常数及峰面积;

3、碳谱的几种实验技术;

4、各类有机化合物的13C-NMR化学位移。

 [基本要求]

1、熟悉常见的13C-NMR谱;

2、掌握常见碳信号化学位移范围,以及在结构解析中的作用。

 

第六章、二维核磁共振技术(4学时)

[基本内容]

1、常用2D-NMR谱(1H-1HCOSYHSQCHMBCNOESY等)的特征及提供结构信息;

2常用的2D-NMR谱在结构解析中的应用。

 [基本要求]

1、了解常用2D-NMR谱(1H-1HCOSYHSQCHMBCNOESY等)的特征及提供结构信息;

2、了解常用的2D-NMR谱及其在结构解析中的应用。

 

第七章 经典质谱技术(2学时)

[基本内容]

1、质谱(MS)的基本概念;

(1) 质谱的基本原理,了解质谱的新进展;

(2) 分子离子峰、同位素峰、亚稳离子峰和多电荷峰的形成机理;

2、基本有机化合物的质谱裂解一般规律;

 

[基本要求]

1、熟悉质谱的基本原理,了解质谱的新进展;

2、掌握分子离子峰、同位素峰、亚稳离子峰和多电荷峰的形成机理。

 

第八章 现代质谱技术(2学时)

 

[基本内容]

1、各种现代质技术的原理、方法和应用;

    2、质谱在结构鉴定中的作用。

 

[基本要求]

1、掌握常见的裂解方式的机理;

2、熟悉常见化合物的裂解规律;

3、掌握各种质谱技术在结构鉴定中的作用。

 

第十一章 综合解析(6学时)

[基本内容]

1、化合物结构解析常用的波谱方法;

2、图谱解析过程中应注意的问题;

3、综合解析的思路和一般程序;

4、综合解析示例。

[基本要求]

1、熟悉有机化合物结构解析的一般方法;

2、掌握综合运用紫外、红外、核磁共振氢谱和碳谱进行有机化合物结构测定。

 

 

总结、讨论、答疑(2学时)


预备知识

 具备大学本科水平的有机化学、物理学知识水平。


证书要求

     1.完整学习所有教学视频,进行相关随堂测验、作业、平时测验,得到相关分数,此部分计总分的70%;期末考试成绩不得低于70分,此部分计总分的30%;最终总分65分以上。

  2.至少在网上参与有效互动(讨论、练习、答疑3)

  同时满足以上要求可得到证书。


参考资料

教材:

   1. 《波谱解析》(第二版) (本科药学孔令义 主编人民卫生出版社. 2016年3

参考书目:

      1.《复杂天然产物波谱解析》孔令义 编著. 中国医药科技出版社. 20129.

      2.《有机化合物波谱解析》张正行 主编. 人民卫生出版社. 20098.

      3.《有机光谱分析》张正行 主编. 人民卫生出版社. 20098.

      4.《波谱解析》(第一版) (本科药学)孔令义 主编人民卫生出版社. 20117


常见问题

1.化学位移能够提供的信息?

化学位移可以提示质子所处化学环境,氢谱中各种基团的化学位移变化很大,不易记忆,

但只要牢记几个典型基团的化学位移就可以解决很多问题。如:甲基0.8~1.2ppm,连苯环

的甲基2ppm 附近,乙酰基上的甲基2ppm 附近,甲氧基和氮甲基3~4ppm,双键5~7ppm,

苯环7~8ppm,醛基8~10ppm,不连氧的亚甲基1~2ppm,连氧的亚甲基3~4ppm。

2.偶合常数可以给出哪些结构信息?

可以从偶合常数看出基团间的关系,邻位偶合常数较大,远程偶合常数较小。还可以利

用Kapulus 公式计算邻位氢的二面角。对于有双键的化合物,顺式的氢之间偶合常数为6~

10Hz,反式的氢之间偶合常数为12~16Hz。

3.质子偏共振去偶可以用来确定碳的类型,为什么现在常用DEPT 谱,而不同质子偏共振

去偶谱?

质子偏共振去偶区分伯、仲、叔、季碳的方法是根据裂分成四重、三重、二重和单峰,

如果峰离得近会产生重叠,不容易解析,而DEPT 区分伯、仲、叔、季碳的方法是根据峰向

上或向下,峰不会重叠,并且质子偏共振去偶的灵敏度比DEPT 法的灵敏度低得多,所以现

在常用DEPT 谱区分碳的类型。

5.解析合成化合物的谱、植物中提取化合物的谱和未知化合物的谱,思路有什么不同?

合成化合物的结果是已知的,只要用谱和结构对照就可以知道化合物和预定的结构是否

一致。对于植物中提取化合物的谱,首先应看是哪一类化合物,然后用已知的文献数据对照,

看是否为已知物,如果文献中没有这个数据则继续测DEPT 谱和二维谱,推出结构。对于一

个全未知的化合物,除测核磁共振外,还要结合质谱、红外、紫外和元素分析,一步步推测

结构。