五種氮雜查爾酮的1H-NMR波譜分析

王新兵，趙文彬*，吳林文，王俊淇，王航宇

（石河子大學(xué)藥學(xué)院，新疆 石河子 832002）

查爾酮（chalcone），具有 1，3-二苯基丙烯酮的結(jié)構(gòu)，是黃酮類化合物中的重要類型，有關(guān)查爾酮的提取、合成、譜圖分析及藥理活性研究的報道[1-3]非常多。本文討論的氮雜查爾酮，為查爾酮B環(huán)雜合了兩個氮原子的系列衍生物，查爾酮和氮雜查爾酮類化合物的結(jié)構(gòu)、編號如圖1所示。

圖1 查爾酮、氮雜查爾酮結(jié)構(gòu)及其編號Fig.1 The structure of chalcones and azachalcones，and their numbering and naming

按之前研究的合成方法[4]，豐富了相應(yīng)化合物的品種；由于所合成的化合物與已有文獻(xiàn)中報道的查爾酮類化合物在母核中增加了雜環(huán)并合的結(jié)構(gòu)特征，希望將結(jié)構(gòu)改造后相應(yīng)的核磁共振圖譜特性進(jìn)行研究。

將合成出的氮雜查爾酮所測得的氫核磁共振的化學(xué)位移與文獻(xiàn)值、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)繪制和圖譜分析軟件(Chemoffice 2006)模擬分析結(jié)果對比，用以比較和研究該類化合物的核磁共振圖譜特征，前文[5]已將該類化合物的碳核磁共振數(shù)據(jù)及規(guī)律進(jìn)行了報道，本文主要研究其氫譜出峰位置、順序和規(guī)律，進(jìn)一步確證所合成化合物的結(jié)構(gòu)，并豐富該類化合物的波譜數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

NMR使用Bruker 400 Uhrashield型核磁共振儀，測定溶劑為色譜純的氘代二甲基亞砜，TMS為內(nèi)標(biāo);巴比妥酸購自Aldrich公司，其余試劑為國產(chǎn)分析純試劑。

1.2 方法

1.2.1 合成及NMR測定

見文獻(xiàn)[5]，增補(bǔ)化合物V的合成及相應(yīng)數(shù)據(jù)在2017年補(bǔ)足。

1.2.2 文獻(xiàn)值

依據(jù)文獻(xiàn)[6-7]，實(shí)測氮雜查爾酮中A環(huán)及中間三碳鏈中α-H、β-H的1H-NMR化學(xué)位移可與之對應(yīng)進(jìn)行分析；B環(huán)數(shù)據(jù)可用電腦模擬數(shù)據(jù)比較分析。

1.2.3 電腦模擬計(jì)算

在電腦中安裝office 2010及chemoffice2006程序，使用chemoffice2006程序組中的chemdraw ultra 10.0程序，將相關(guān)化合物結(jié)構(gòu)繪制后，模擬分析出各化合物氫核磁共振圖譜和數(shù)據(jù)，并將模擬圖和數(shù)據(jù)拷貝到office 2010中的word2010程序。

2 結(jié)果

2.1 氮雜查爾酮

根據(jù)設(shè)計(jì)的合成路線，得到了以下結(jié)構(gòu)的5個化合物（表 1）。

表1 化合物結(jié)構(gòu) I-VTab.1 The structure of compound I-V

2.2 所合成氮雜查爾酮?dú)浜舜殴舱駭?shù)據(jù)

將合成所得化合物實(shí)測氫譜匯總（表2）。

表2 合成氮雜查爾酮?dú)浜舜殴舱窕瘜W(xué)位移 ppmTab.2 the1H-NMR chemical shift of azachalcones

2.3 計(jì)算機(jī)模擬氮雜查爾酮和查爾酮?dú)浜舜殴舱駭?shù)據(jù)

圖2 五種氮雜查爾酮的計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)位移值Fig.2 the granted 1H-NMR chemical shift of five azachalcones emulated by computer estimation（ppm）

將合成所得化合物用chemdraw ultra 10.0程序繪制，并得出如下圖譜數(shù)據(jù)（圖2）。將五種對應(yīng)查爾酮用chemdraw ultra 10.0程序 繪制，并得出下圖（圖3）圖譜數(shù)據(jù)

圖3 五種查爾酮的計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)位移值（ppm）Fig.3 The granted1H-NMR chemical shift of five chalcones emulated by computer estimation

3 討論

從實(shí)測圖譜（表2）的數(shù)據(jù)可以看出，合成出化合物的核磁共振氫譜的出峰位置、積分關(guān)系和偶合情況與設(shè)計(jì)得目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，基本可以確證化合物的結(jié)構(gòu)。將所測得數(shù)據(jù)分別與文獻(xiàn)[6-7]中的不含氮雜結(jié)構(gòu)查爾酮數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)模擬所得數(shù)據(jù)對比分析，可以分中間三碳鏈、A環(huán)和B環(huán)出峰情況三部分討論如下。

3.1 中間三碳鏈

根據(jù)文獻(xiàn)中的對應(yīng)查爾酮的數(shù)據(jù)[6]可知，α-H在 6.7-7.4 ppm，β-H在7.3-7.7 ppm，與圖 2中計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)（α-H在6.7 ppm，β-H在7.7 ppm）相符卻比雜合了氮原子之后所測得化合物的數(shù)據(jù)（α-H在 7.82-7.93 ppm，β-H在 8.22-8.31 ppm）相比較小，差值約為0.5-1ppm，說明雜合了氮原子后對中間三碳鏈的化學(xué)環(huán)境有了一定影響；將所測化合物數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果（圖3）α-H在7.59 ppm，β-H在8.06 ppm比較，實(shí)測結(jié)果的出峰位置又偏小，但偏離程度明顯較?。s0.2-0.3 ppm），且偶合常數(shù)情況與化合物原本的結(jié)構(gòu)情況相符，為16 Hz左右。

綜合以上的分析，說明所合成的化合物中間三碳鏈的結(jié)果與預(yù)測目標(biāo)化合物的氮雜查爾酮更匹配，B環(huán)的氮雜合對該部分結(jié)構(gòu)化學(xué)環(huán)境有一定影響。

3.2 A環(huán)

文獻(xiàn)[6]中，A環(huán)與合成化合物的情況近似，有以下兩種情況。

3.2.1 4-氧取代查爾酮（對應(yīng)化合物I和化合物II）

文獻(xiàn)中：對應(yīng)查爾酮的2，6-H在7.4-7.6 ppm，3，5-H在6.5-7.1 ppm，與模擬圖譜對照數(shù)據(jù)相符；與 所 測 得 的 2，6-H 在 7.58-7.69ppm，3，5-H 在6.87-7.06 ppm也相符，且偶合常數(shù)大小也適合。

3.2.2 3，4-二氧取代查爾酮（對應(yīng)化合物III-V）

文獻(xiàn)中，對應(yīng)查爾酮的5-H在6.7-7.1 ppm（J=8.5 Hz），2和 6-H信號重疊，在 7.2-7.9 ppm之間，與圖2中計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)基本相符，但6-H（模擬數(shù)為6.79-7.18 ppm）略有出入；與所測得的2-H為 7.18-7.26ppm，6-H 在 7.06-7.23ppm，5-H 在6.83-7.02 ppm情況相符，且偶合常數(shù)大小也適合。

考慮到早期文獻(xiàn)數(shù)據(jù)都是由100MHz的核磁共振儀所采集的相對復(fù)雜的圖譜分析而來，且使用的溶劑也有區(qū)別?；究梢哉J(rèn)定3種方式采集的數(shù)據(jù)在A環(huán)方面具有很好的一致性，說明在B環(huán)有雜合結(jié)構(gòu)，對于A環(huán)的化學(xué)環(huán)境幾乎沒有影響，亦可以通過圖2和圖3中A環(huán)中相應(yīng)化合物數(shù)據(jù)完全一致說明這種情況。

3.3 B環(huán)

因所合成化合物B環(huán)雜合了兩個氮原子，和文獻(xiàn)情況不符，故這里只能與計(jì)算機(jī)模擬數(shù)值進(jìn)行比較。

與圖2的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果對比說明，不管A環(huán)上如何取代變化，四個化合物B環(huán)上2′，6′-OH均在11.40 ppm，4′-OH均在 11.34 ppm（相應(yīng)不含氮雜圖 3 的相應(yīng)數(shù)據(jù)為 2′，6′-OH 均在 11.85 ppm，4′-OH均在 10.29 ppm）；而實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，2′或 6′-OH 在 11.69-11.74 ppm，4′-OH 在 11.05-11.08 ppm，出峰位置2′，6′-OH比模擬分析結(jié)果大了約0.3ppm，而 4′-OH比模擬分析結(jié)果小了約0.3ppm。綜合比較來看，實(shí)測結(jié)果與圖2相應(yīng)結(jié)果更接近，且2′或6′-OH總是結(jié)構(gòu)的情況少一個-OH的峰的積分，進(jìn)而與前文[5]對應(yīng)碳譜的數(shù)據(jù)對照分析和討論，認(rèn)為可能是發(fā)生了如下的互變異構(gòu)，僅顯示出 2′-OH 的峰，6′-OH轉(zhuǎn)化為羰基（圖 4）。

圖4 氮雜查爾酮的互變異構(gòu)分析Fig.4 Analysis the tautomerization of azachalcone

4 結(jié)論

通過五種合成化合物所測得的核磁共振氫譜與文獻(xiàn)和計(jì)算機(jī)程序chemdraw模擬結(jié)果比照，確證了相應(yīng)目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)，明確了該類化合物在發(fā)生芳環(huán)氮原子雜合后出現(xiàn)的核磁共振氫譜的規(guī)律性變化。通過數(shù)據(jù)的比較，發(fā)現(xiàn)實(shí)測所得數(shù)據(jù)在B環(huán)被氮原子雜合后，A環(huán)氫核磁共振數(shù)據(jù)呈現(xiàn)了與不雜合相應(yīng)化合物有很好的一致性;而中間三碳鏈中α-H和β-H的化學(xué)環(huán)境受到了一定程度的影響；B環(huán)則會因互變異構(gòu)的因素少一個OH的峰的積分，且與已有文獻(xiàn)不含雜原子相應(yīng)查爾酮數(shù)據(jù)有了一定差距，出峰位置比對應(yīng)氮雜化合物模擬分析結(jié)果也分別變化了0.2-0.3 ppm。

通過用實(shí)測數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)及用電腦程序模擬結(jié)果印證的方式，用來研究和推測新的或未知化合物的核磁共振圖譜及相關(guān)規(guī)律，可以相對較為清晰的明確其中的細(xì)節(jié)，便于研究的開展。

但是這種研究方式對于復(fù)雜未知化合物（如生物大分子、多環(huán)并合或具有不常見重金屬離子絡(luò)合的有機(jī)化合物等），可能存在研究的盲點(diǎn)，畢竟文獻(xiàn)及計(jì)算機(jī)模擬的方式還有未涉及沒有預(yù)見到的死角，另外隨著研究的深入和數(shù)據(jù)的豐富，并伴隨著計(jì)算機(jī)程序的更新，這些相應(yīng)的缺陷會有所彌補(bǔ)。而通過相應(yīng)化合物氫核磁共振譜圖和碳核磁共振譜圖的協(xié)同研究或進(jìn)而研究其二維核磁共振圖譜，可以補(bǔ)足相應(yīng)化合物的譜圖數(shù)據(jù)和早期已報道文獻(xiàn)的一些數(shù)據(jù)，為研究類似化合物的圖譜規(guī)律及結(jié)構(gòu)確證，提供線索和經(jīng)驗(yàn)。

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