哌嗪二酮类化合物

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哌嗪二酮类化合物


   

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      该化合物为典型的哌嗪二酮类化合物Diketopiperazines。结构特点是由两个氨基酸通过肽键缩合而成的环二肽(Cyclic dipeptides),稳定的六元环骨架结构使DKPs在药物化学中成为一个重要的药效团,表现出多种生物活性与药理活性。该类化合物往往存在于微生物,即植物内生真菌中。







      从该化合物的结构可以看出:具有1个哌嗪环,1个六氢吡咯环,且两者骈合;2个羰基碳,1个N上甲基,以及1个单取代苯,和1个双键。本文主要通过该化合物的解谱过程,给大家介绍如何处理谱图,以及进行简单的解谱判断。





1H-NMR


1H-NMR, 400MHz, CDCl3-d


问题1:得到一个化合物的氢谱图,需要掌握什么信息?



识别干扰峰(如:氘代溶剂峰、水峰、杂峰等)。比如:氘代DMSO, 2.50ppm 五重峰。



②根据积分确定各组峰的相应质子数,同时需要观察裂分峰形。比如:1个H,dd峰。



③根据化学位移范围推测各组质子的类型。比如:苯环质子6~8ppm。



识别未偶合裂分的峰(如CH3O-、CH3N-、-COOH、-CHO等)。比如:甲氧基氢质子处于3.8~4.0ppm左右,呈现s峰。



解析芳环上氢,双键上的氢(自旋系统)等。(苯环上的氢和双键上的氢有时会交错,可以通过偶合常数进行判断)



⑥根据偶合裂分情况确定各组质子间的连接关系(向心规则和n+1规律)。比如:常见基团乙基CH3CH2-,CH3呈现t峰,CH2呈现q峰。



识别活泼氢信号。(活泼氢有时会干扰我们对图谱的解析,可以用重氢交换法识别活泼氢)。比如:加氘水,活泼氢信号消失,即可确定活泼氢。


         综合分析,根据化合物的分子式、不饱和度、可能的基团及偶合的情况,推导出可能的结构式,结合其他波谱并验证确定结构。




问题2:如何进行图谱处理显示准确信息?




①选择定标氢:也就是选择一个确定的氢,将其积分为1个质子(当然如果能确定的氢,也可以选择2个、3个氢等,将其积分为对应质子个数)。



图A将7.37左右的峰,积分为1个氢定标,然后积分其它氢时,发现7.31的峰为1.5个质子,7.15的峰为0.5个质子,很明显呈现出2:3:1的比例。即定标氢1错误,应该定为2H。



图B将7.15的峰,积分为1个氢定标,然后积分其它氢时,发现7.37对应2个氢,7.31对应3个氢,显然是合理的。确定了定标氢以后,再去处理其它峰组信号,才会得到准确的信息。(前提该化合物不是混合物,如果是混合物,会出现比例问题,识别难度将加大



②校正图谱:通过校正溶剂峰,处理该化合物所有的氢信号(切记识别溶剂峰,水峰,以及杂峰)

氘代氯仿溶剂峰7.26,呈现s峰。氘代氯仿水峰1.57,呈现br s峰。





         很明显积分个数为0.1,0.00的均为杂峰。不需要去考虑。有些进行图谱检测时,会发现卫星峰,在主峰旁边对称,对于结构解析没有任何影响。当然也有些杂峰会出现整数氢信号,这个时候需要通过二维谱去判断相关信号,进行区分。对于软件的介绍,文字描述过于麻烦,后续有机会可以录制操作视频分享给大家。



从图中可以发现:



δ:7.26ppm为氘代氯仿溶剂峰


δ:7.37 (2H, m), 7.31 (3H, m)为单取代苯环中五个氢信号。可以参考前面文章《天麻中新*化合物的结构鉴定与解析》



δ:7.15 (1H, s)猜测其可能为烯烃氢信号,或者苯环上氢信号等。

对于单取代苯:一般根据积分比列较容易判断。

对于弱电子效应取代基:-CH3、-CH2-、-CH=、-Cl、-Br、-CH=CHR、炔烃等。五个氢没有明显的差别,拉不开,在核磁图谱上峰较多,较难区分。该类基团就是使邻、对、间位氢的化学位移值影响不大的基团,即在有机化学中使苯环弱活化和弱钝化的基团。




从图中可以发现:



δ:4.25 (1H, dd, J=4.8, 6.8 Hz)提示存在1个CH次甲基。



δ:3.66 (2H, m)提示存在1个亚甲基,至于两个氢是否等价,需要从二维谱进行区分。



δ:2.89(3H, s)提示存在一个甲基氢信号,但是这里需要注意:为何甲基氢化学位移变化至2.89ppm,如果是连接在O上,甲氧基化学位移在3.8~4.0ppm左右。显然受到了其它原子或基团的影响。猜测可能为N上甲基氢信号。





δ:2.41 (1H, m), 2.22(1H, m), 209 (1H, m), 1.97 (1H, m)由于偶合裂分较严重,很显然可能具有相邻关系,以及可能为亚甲基的两个氢相关信号。遇到该种情况,H-HCOSY谱显得更加重要,能迅速的勾画出结构片段。



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