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如何正确绘制结构式以准确预测核磁谱图

NMR谱图预测结构绘制NMR Predictors

导读:NMR Predictors 能依据候选结构快速给出 1H、13C、15N、19F、31P 及二维谱的预测谱,并与实验谱比对。但预测的前提是「结构画得对」——双键构型、立体键、显氢、盐型等若绘制不当,会直接影响预测精度。本文总结几条关键绘制规则。

一、含有双键的化合物

01 避免使用立体键来定义双键的构型

软件通过计算穿过双键虚线两边取代基的单键之间的角度来确定双键构型(E 或 Z)。若这个角度不是 0°,结构会被定义为特定的异构体(E 或 Z)。因此不要用立体键去描述双键构型。

避免用立体键定义双键构型
图1. 用穿过双键的角度判定 E/Z,不应以立体键定义双键构型

02 双键的一边不能画两个取代基

双键一边不能画两个取代基
图2. 双键的同一侧不应重复放置两个取代基

03 环状结构中的双键用 Z 构型绘制(非 E 构型)

环状双键用Z构型绘制
图3. 环状结构中的双键应以 Z 构型方式绘制

二、其他类型的异构现象

酰胺等同分异构体,应该用确定的取代位置来绘制;类似的规则也适用于肟、腙和亚硝胺的异构体。

酰胺异构体用确定取代位置绘制
图4. 酰胺等同分异构体:以确定的取代位置绘制

三、立体键和取代基的取向

01 取代基的方位应该借助立体键来画

取代基方位用立体键绘制
图5. 取代基的取向应当通过立体键明确表达

02 双环结构还需显示桥的方向

双环结构显示桥的方向
图6. 双环结构中需显示桥的取向

03 立体键的指定方式

立体键的指定应使它们显示环中取代基的相互取向,以及所有手性碳中心(若可能,还包括磷、硫等)的构型。避免绘制连续的立体键(「头」到「尾」)——较好做法是绘制两个相邻的不对称中心,使它们以单键连接,但每个构型显示不同。

避免连续立体键
图7. 避免连续立体键,相邻手性中心以单键连接、分别显示构型

04 不要仅仅为了显示而使用立体键

不要仅为显示而用立体键
图8. 不应仅为「显示」而随意添加立体键

05 所有的糖和它们的衍生物都应该用立体键画出来

糖及衍生物用立体键绘制
图9. 糖及其衍生物应完整绘制立体键

四、显氢(Explicit Hydrogens)

进行 NMR 谱图预测时,除某些特殊情况外,不要使用显式绘制的氢(显氢)。使用显氢的典型情形包括:

  • 定义稠合环中稠合原子的构型;
  • 避免一个接一个地绘制立体键;
  • 在 1H 和 13C NMR Predictor 中使用神经网络算法时。
稠合环稠合原子构型用显氢
图10. 稠合环稠合原子构型可用显氢表达
避免连续立体键可用显氢
图11. 为避免因连续立体键导致歧义,可用显氢处理

五、盐型化合物

为了更准确地对盐型化合物(如苯胺盐酸盐、苯甲酸钠)进行 NMR 谱图预测,结构必须以离子形式绘制。若以中性组分和盐组分之间的共价键方式绘制,会降低预测精度。

盐型化合物以离子形式绘制
图12. 盐型化合物应以离子形式绘制,而非共价键形式

凯美科提示:结构绘制的规范看似琐碎,却直接决定预测谱是否可靠。凯美科为医药、化工、食品等领域用户提供 ACD/Labs 全线产品的培训与技术服务,如需 NMR Predictors 的绘制规范与预测实操指导,欢迎联系我们。

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