《天然产物研究方法和技术》是《天然产物化学丛书》其中一个分册。书中围绕天然产物的研究方法，重点论述了近十年来国内外天然产物及其药物研究的现代分析、分离技术及生物技术的新思路、新方法、新技术、新进展和发展趋势。《天然产物研究方法和技术》在介绍相关技术基本原理的基础上，主要结合编写人员近年在天然产物研究方法及其应用中所取得的新成果、以及解决实际问题的应用实例进行阐述，并引用了大量的文献供读者参考。
　　本分册可供从事天然产物化学、药学、中药化学以及药物分析研究等相关领域的科技人员、大专院校师生、科研管理部门人员以及制药企业的决策者等参考使用。

　　虽然FAB-MS和ESI-MS等全扫描质谱可以给出天然产物的分子离子峰，但多数情况下难以得到有效的结构信息。质谱技术获得分子结构信息的另一个重要途径是通过解析由各类特征裂解反应产生的碎片离子或丢失基团，来分析推断有关官能团、部分结构甚至整体分子结构。质谱分析的此项功能及其应用主要得益于，20世纪70年代后期逐渐发展起来的CID技术及串联质谱技术（MS／MS或MSn）。MS／MS技术可以通过子离子扫描、母离子扫描、中性丢失扫描以及多级子离子扫描（MSn）等多种检测方式，发现一系列特征裂解反应、了解母体离子（分子）与子离子、中性碎片的结构关系，在此基础上进一步深入研究不同类型天然产物的质谱行为及其与结构特征之间的相关性，从而掌握可鉴别结构细微差异或特点的质谱变化规律，并以此为基础用于分子结构鉴别。尤其是近十多年来，多种类型、不同序列MS／MS仪的开发，使质谱技术成为研究天然产物分子结构不可缺少的强有力分析手段。此外，MS／MS或MSrn技术除了可以对天然产物单体化合物进行结构分析外，也能直接分析及鉴定复杂混合物中相关组分的结构，且具有操作简单、陕速、灵敏度高的特点，是混合物成分鉴定的非常有效的分析方法。利用MS／MS技术不仅能监测分离过程，直接对粗提物中的已知成分快速表征，还可以对混合物体系中的未知化合物进行结构推测，从而简化分离、纯化及结构鉴定的过程。这种方法对于同属植物的研究特别有效，可以减少分离相同或相似成分，大大提高工作效率。利用正、负离子检测和选择离子的MS／MS谱分析，既可以得到各组分的分子离子峰，又可以获得特征的子离子、母离子或中性碎片结构信息，并以此为依据掌握混合物中相关组分的分子量和部分结构信息，从而可对它们进行快速的分析鉴定。目前这方面的研究报道及应用实例很多。总之，FAB-MS、ESI-MS及其MS／MS技术在天然产物分子量测定的灵敏度、准确性以及相应的结构分析方面均有了显著的改善。

第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 天然产物的分析技术及方法 2
1.2.1 质谱及其联用技术的应用进展 2
1.2.2 LC-NMR及LC-NMR-MS技术的应用进展 6
1.2.3 其它分析技术的概况 9
1.2.4 新型波谱学方法的进展 10
1.3 天然产物的分离技术及方法 10
1.3.1 高效分离纯化技术 11
1.3.2 高效分离纯化的研究模式 12
1.3.3 高效分离纯化研究的特点和趋势 13
参考文献 17

第2章 核磁共振波谱技术 20
2.1 核磁共振氢谱技术 20
2.1.1 核磁共振的基本原理 20
2.1.2 1H NMR化学位移 22
2.1.3 自旋偶合与自旋分裂 24
2.1.4 偶合常数 24
2.1.5 核磁共振氢谱的解析 27
2.2 核磁共振碳谱技术 30
2.2.1 概述 30
2.2.2 常用的多脉冲实验 31
2.2.3 13C NMR谱在天然产物结构鉴定中的应用 33
2.3 核磁共振二维谱技术 36
2.3.1 核磁共振二维谱技术的基本原理 37
2.3.2 二维分解谱 46
2.3.3 二维化学位移相关谱 50
2.3.4 二维NOE谱和二维化学交换谱 59
2.3.5 二维多量子跃迁谱 66
2.3.6 核磁共振二维谱技术的综合解析 75
2.4 HPLC-NMR联用技术及其应用 77
2.4.1 引言 77
2.4.2 HPLC-NMR仪组成及其关键技术 78
2.4.3 HPLC-NMR谱的采集方式 82
2.4.4 HPLC-NMR技术在天然产物研究中的应用 83
2.4.5 HPLC-NMR技术的发展前景 88
2.5 高分辨微量魔角探头技术及其应用 90
2.5.1 概述 90
2.5.2 高分辨微量魔角探头的基本原理 92
2.5.3 高分辨微量魔角探头技术的应用 93
参考文献 97

第3章 质谱技术 99
3.1 概述 99
3.1.1 质谱技术的发展历史 100
3.1.2 质谱技术在天然产物化学研究中的应用概况 102
3.2 基本原理及离子化技术 104
3.2.1 质谱技术的基本原理及作用 104
3.2.2 质谱裂解反应 107
3.2.3 离子化技术及其应用 112
3.3 串联质谱技术 121
3.3.1 串联质谱技术（MS/MS）的概述 121
3.3.2 MS/MS仪的分类及其特点 123
3.3.3 MS/MS技术在天然产物结构分析中的应用 125
参考文献 152

第4章 色谱与质谱联用技术 156
4.1 LC-MS技术及其应用 156
4.1.1 LC-MS技术及其特点 156
4.1.2 LC-MS技术在天然产物结构分析中的应用 158
4.1.3 LC-MS技术在天然产物定量分析中的应用 183
4.1.4 小结 184
4.2 GC-MS技术及其应用 184
4.2.1 GC-MS技术的基本原理及其特点 185
4.2.2 GC-MS技术在中草药成分分析中的应用 187
4.2.3 GC-MS技术在中药材鉴定中的应用 188
4.3 CE-MS技术及其应用 190
4.3.1 概述 190
4.3.2 CE-MS的关键技术 190
4.3.3 CE-MS技术在天然产物分析中的应用 193
4.3.4 存在的问题与展望 194
参考文献 195

第5章 X射线衍射分析技术 197
5.1 单晶X射线衍射分析技术 197
5.1.1 引言 197
5.1.2 X射线晶体学的基本原理 197
5.1.3 单晶结构分析 203
5.1.4 单晶结构解析实例 209
5.2 粉末X射线衍射分析技术 215
5.2.1 基本原理 215
5.2.2 粉末X射线衍射技术在药物分析中的应用 216
5.2.3 中药鉴定分析 218
参考文献 221

第6章 色谱技术及其在天然产物研究中的应用 223
6.1 概述 223
6.1.1 色谱技术的特点及分类 223
6.1.2 色谱技术的作用与发展 223
6.2 高效液相色谱法及其应用 225
6.2.1 基本原理及分类 225
6.2.2 HPLC仪的组成 227
6.2.3 建立高效液相色谱分析方法的一般步骤 230
6.2.4 高效液相色谱法在天然产物分析中的应用实例 232
6.3 毛细管电泳法及其在天然产物研究中的应用 257
6.3.1 概述 257
6.3.2 基本原理 259
6.3.3 毛细管电泳仪的基本组成 260
6.3.4 建立毛细管电泳分析方法的一般步骤 260
6.3.5 毛细管电泳法在中药材及天然产物分析中的应用实例 261
参考文献 265

第7章 圆二色谱技术及其在天然产物立体化学研究中的应用 267
7.1 旋光光谱与圆二色谱的测定原理及其Cotton效应 267
7.1.1 平面偏振光与旋光光谱、圆二色谱的测定原理 267
7.1.2 图谱识别及产生Cotton 效应的因素 269
7.2 圆二色谱在结构测定中的两个重要规则 270
7.2.1 对映性规则 270
7.2.2 附近性规则 270
7.3 解析圆二色谱的常用规则 271
7.3.1 解析饱和环酮的圆二色谱八区律和有关的?-取代基规则 271
7.3.2 a，B-不饱和环酮的n→* 电子跃迁规则 273
7.3.3 ?B，γ-不饱和环酮的n→*电子跃迁规则 274
7.3.4 螺旋规则 275
7.3.5 内酯的八区律和扇形规则 276
7.4 CD激发态手征性方法 278
7.4.1 概述 278
7.4.2 生色团的结构性质及其影响 280
7.5 激发态手征性方法的应用 283
7.5.1 分子含有两个π→*电子跃迁生色团的ECCD方法 283
7.5.2 分子带有一个生色团，需引入另一个生色团的ECCD方法 284
7.5.3 需要引入两个生色团的ECCD方法 285
7.5.4 环烯丙醇、非环烯丙醇及高烯丙醇结构研究中的ECCD方法 286
7.5.5 ECCD差谱方法 289
7.5.6 非环状?-羟基酸及相关结构研究中的ECCD方法 290
7.5.7 非环状多元醇结构研究中的ECCD方法 291
7.5.8 红移效果生色团在ECCD方法中的应用 294
7.5.9 具有强吸收作用的卟啉生色团在ECCD方法中的应用 297
7.5.10 ECCD方法中利用非酰化方法引入的生色团 302
7.6 研究实例介绍及应用体会 305
参考文献 311

第8章 天然产物生物活性评价基本方法 313
8.1 基本生物活性评价的高通量筛选技术 313
8.1.1 高通量筛选技术体系的组成 313
8.1.2 靶点确定和高通量筛选模型的建立 314
8.1.3 高通量筛选检测技术 316
8.2 天然产物的药理活性评价 320
8.2.1 药理活性评价研究的信息基础 320
8.2.2 药理活性评价常用方法的基本要求 321
8.2.3 常用药理学活性评价方法的类型 323
8.2.4 天然产物生物活性研究的存在问题和发展前景 326
8.3 先导化合物的发现 327
8.3.1 先导化合物的发现方法 327
8.3.2 先导化合物的评价方法 329
8.3.3 先导化合物的优化 331
8.4 天然产物的构效关系研究 331
8.4.1 定量构效关系研究 332
8.4.2 基于计算的构效关系研究 335
8.4.3 虚拟筛选结果验证 337
8.4.4 天然产物构效关系的分析举例 338
8.5 生物信息学技术的应用 340
8.5.1 生物信息学技术概述 340
8.5.2 应用范围 343
8.5.3 常用方法 345
8.6 天然产物相关的创新药物开发 346
8.6.1 由天然产物研发出的新药举例 347
8.6.2 新药统计 348
8.6.3 研发途径 348
参考文献 351