頭孢地嗪酸的核磁共振波譜表征

李 姣 陳萬里 莫衛(wèi)民，

（1.浙江工業(yè)大學化學工程與材料學院，浙江 杭州 31014；2.浙江工業(yè)大學分析測試中心，浙江 杭州 310014）

頭孢地嗪酸（Cefodizime acid）是頭孢地嗪鈉（Cefodizime disodium）的重要前驅(qū)體［1］，頭孢地嗪鈉是第三代廣譜半合成頭孢菌素［2］。其體內(nèi)活性大于體外活性，臨床主要用于葡萄球菌、鏈球菌和大多數(shù)革蘭陰性菌引起的上、下泌尿道感染、呼吸道感染、淋病等［3］，是個兼具生物反應(yīng)調(diào)節(jié)作用的頭孢菌素新品種，具有光譜殺菌作用，并能調(diào)節(jié)，增強人體免疫功能。

臨床上許多疾病往往存在不同程度的免疫功能低下，例如：肝硬化、糖尿病、大面積燒傷、各種手術(shù)后、腫瘤、血液病等。此類患者易受各種病原微生物的侵襲而引起感染［4］，因此頭孢地嗪鈉具有廣泛的臨床應(yīng)用前景。

本文選用適當?shù)娜軇?，運用1D NMR結(jié)合gCOSY、gHSQC、gHMBC等2D NMR技術(shù)對頭孢地嗪酸的核磁共振波譜特征進行了系統(tǒng)的研究，完成了1H和13C NMR譜線的全歸屬，這對于頭孢菌素類化合物的結(jié)構(gòu)研究提供了重要依據(jù)，也可以作為結(jié)構(gòu)相近化合物測定核磁共振譜提供一個借鑒。

1 實驗部分

頭孢地秦酸的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 頭孢地嗪酸的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 the structure of Cefodizime acid

1.1 實驗儀器

Bruker Avance III 500MHz超導核磁共振儀，5mm BBO（寬帶觀測）探頭，1H觀測頻率為500.13MHz，13C觀測頻率為125.76MHz。

1.2 實驗條件

樣品以重水為溶劑，測試溫度299 K，TMS為內(nèi)標。1H譜寬3024.2Hz；13C譜寬23809.5Hz。二維COSY、HSQC、HMBC譜均采用標準脈沖序列。2D gCOSY譜寬為3001.2Hz；2D gHSQC譜寬分別為3001.2Hz和23770.5Hz；2D gHMBC譜寬分別為3001.2Hz和23770.5Hz。COSY、HSQC及HMBC實驗中，掃描間隔均為6.5μs，延遲時間為2s。時間域的采樣矩陣點數(shù)COSY為2k×128（F2×F1）、HSQC為2k×256（F2×F1），HMBC為4k×256（F2×F1），每個延遲時間增量的累加次數(shù)COSY為3次，HSQC為8次，HMBC為64次，時間域矩陣均充零至1k×1k進行FT變換。

2 結(jié)果與討論

2.11H NMR譜分析

在1H NMR譜中，從化學位移、峰形和偶合常數(shù)值可歸屬δH2.20（s，3H）為H-3甲基質(zhì)子，δH3.94（s，3H）是H-20甲氧基上的質(zhì)子。在圖2的COSY譜中可以判斷與H-3具有相關(guān)性的δH3.56（s，2H）是H-2，沒有任何相關(guān)的δH6.95（s，1H）可被認定是H-18。H-7亞甲基一端與六元雜環(huán)相連，一端與S相連，兩個質(zhì)子由于磁不等價，互相偕偶裂分為雙重峰，偶合常數(shù)在12.0～15.2Hz左右，此外H-7的化學位移受誘導效應(yīng)和磁各向異性綜合影響，譜圖中分別是δH3.74（d，13.47Hz，1H）和δH4.37（d，13.47Hz，1H）。H-11亞甲基，兩個質(zhì)子分處于六元雜環(huán)的直立鍵和平伏鍵，磁不等價，偕偶裂分為兩個雙重峰，11位的兩個質(zhì)子與7位兩個質(zhì)子一樣，為同碳偶合，但兩者偶合常數(shù)呈現(xiàn)明顯差異，這可能與質(zhì)子所連碳周圍電子云密度及其所處位置有關(guān)，7號位為直鏈上的碳，碳氫單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，其質(zhì)子的J值實則為各構(gòu)象的平均值，較小，而11號位的質(zhì)子處于六元雜環(huán)之上，兩質(zhì)子構(gòu)象穩(wěn)定，J值較大，偶合常數(shù)在17Hz左右，譜圖中分別是δH3.32（d，17.54Hz，1H）和δH3.72（d，17.54Hz，1H）。H-12是四元雜環(huán)上的質(zhì)子，兩端分別與氮原子和硫原子相連，因與H-13相鄰而偶合裂分為雙重峰，譜圖中是δH5.10（d，5.4Hz，1H）。H-13也是四元雜環(huán)上的質(zhì)子因與H-12相鄰而偶合裂分為雙重峰，由于H-13處于β-內(nèi)酰胺環(huán)上，與羰基和雜原子N相連，誘導效應(yīng)和屏蔽效應(yīng)使其化學位移較H-12處于更低場，δ值要大些為δH5.70（d，5.04Hz，1H），此外在圖4 HMBC譜中，因為C-14與H-12、H-13都有相關(guān)，而C-15只與H-13相關(guān)，所以可以支持這一判斷。

2.213C NMR譜分析

通過圖3的HSQC我們可以歸屬2、3、7、11、12、13、18、20號位碳的化學位移分別是δC34.80、δC13.84、δC38.89、δC27.23、δC57.43、δC58.69、δC113.44、δC62.74。余下的未被確定的碳都是季碳，我們在下面詳細討論。C-1與H-2強相關(guān)，而與H-3弱相關(guān)，化學位移應(yīng)是δC178.12；C-14是與H-12、H-13有HMBC相關(guān)的季碳，化學位移是δC163.74；C-15是只與H-13有HMBC弱相關(guān)的季碳，化學位移是δC164.82；C-6是與H-7有HMBC強相關(guān)并與H-3有HMBC弱相關(guān)的季碳，化學位移是δC158.94；C-16是與H-18有HMBC強相關(guān)并與H-20有HMBC弱相關(guān)的季碳，化學位移是δC148.12；C-8與C-9均為sp2雜化的碳，化學位移在低場。9號位碳所連羰基與雙鍵共軛，使C-9電子云密度增大，但同時與其相連的N原子的p-π共軛效應(yīng)使得雙鍵的π電子流向C-8，故化學位移C-8較C-9在高場，C-8、C-9化學位移分別是δC119.55、δC130.54；C-17、C-19都是與H-18有HMBC相關(guān)的季碳，根據(jù)化學位移，偶合常數(shù)判斷，化學位移分別是δC140.51、δC170.89；C-10是沒有相關(guān)的季碳，并且是羰基碳，因此判斷化學位移是δC168.03；那么剩下的C-4、C-5化學位移分別是δC149.82、δC130.30。綜合應(yīng)用COSY、HSQC及HMBC可完成頭孢地嗪酸的1H和13C譜線的全歸屬，詳細數(shù)據(jù)見表1。

我們綜合運用NMR一維、二維實驗測試技術(shù)，解析并歸屬了頭孢地嗪酸分子結(jié)構(gòu)中所有碳氫信號，確證了它的化學結(jié)構(gòu)。

圖2 頭孢地嗪酸的COSY譜Fig.2 the COSY of Cefodizime acid

圖3 頭孢地嗪酸的HSQC譜Fig.3 the HSQC of Cefodizime acid

圖4 頭孢地嗪酸的HMBC譜Fig.4 the HMBC of Cefodizime acid

表1 頭孢地嗪酸的1H和13C NMR譜化學位移（溶劑：D2O）Table 1 the1H NMR and13C NMR shifts of Cefodizime acide（solvent：D2O）

［1］高國慶，鄭庚修，張淑芳.頭孢地嗪酸的合成［J］.濟南大學學報，2009，23（2）：176-178.

［2］李愛軍，周雪琴，李巍.頭孢地嗪鈉的合成研究［J］.中國抗生素雜志，2005，30：332-335.

［3］孫梁燕，許永軍，楊文清.維生素B6注射液對注射用頭孢地嗪鈉穩(wěn)定性的影響［J］.實用藥物與臨床，2008，11（2）：123-124.

［4］付繼瑩，李寧.注射用頭孢地嗪鈉有關(guān)物質(zhì)方法學研究［J］.黑龍江醫(yī)藥，2010，23：726-728.