异构体分析是化学、药物研发、环境科学等领域中用于区分和鉴定具有相同分子式但结构或空间排列不同的化合物的关键技术。
异构体分析方法:
异构体分析需结合多种技术,以实现结构鉴定与定量分析:
色谱法
气相色谱(GC):适用于挥发性异构体,通过固定相与异构体的相互作用差异实现分离。例如,分离顺式与反式二氯乙烯。
高效液相色谱(HPLC):
手性HPLC:使用手性固定相(如纤维素衍生物)分离对映异构体,广泛应用于药物手性分析。
正相/反相HPLC:根据极性差异分离结构异构体(如位置异构体)。
超临界流体色谱(SFC):结合GC与HPLC优点,适用于热不稳定或非极性异构体。
光谱法
核磁共振(NMR):
1H NMR:通过化学位移、耦合常数等参数区分异构体(如顺反异构体的耦合常数差异)。
13C NMR:提供碳骨架信息,辅助结构鉴定。
二维NMR(如COSY、HSQC):解析复杂异构体的空间排列。
红外光谱(IR):通过官能团振动频率差异区分异构体(如酮与烯醇的C=O伸缩振动)。
圆二色光谱(CD):专用于检测对映异构体的光学活性,测定手性分子的绝对构型。
质谱法(MS)
电喷雾离子化质谱(ESI-MS):提供分子量信息,结合碰撞诱导解离(CID)碎片分析区分异构体。
串联质谱(MS/MS):通过多级碎裂模式鉴定异构体结构(如区分同分异构体的特征碎片离子)。
离子迁移谱(IMS):根据离子在电场中的迁移时间差异分离异构体,常与MS联用(IMS-MS)。
X射线晶体学
通过晶体结构解析直接确定异构体的三维空间排列,是鉴定绝对构型的“金标准”,但需获得高质量单晶。