頭孢地嗪酸的核磁共振波譜表征

李 姣 陳萬里 莫衛民，

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

頭孢地嗪酸（Cefodizime acid）是頭孢地嗪鈉（Cefodizime disodium）的重要前驅體［1］，頭孢地嗪鈉是第三代廣譜半合成頭孢菌素［2］。其體內活性大于體外活性，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］，是個兼具生物反應調節作用的頭孢菌素新品種，具有光譜殺菌作用，并能調節，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用前景。

本文選用適當的溶劑，運用1D NMR結合gCOSY、gHSQC、gHMBC等2D NMR技術對頭孢地嗪酸的核磁共振波譜特征進行了系統的研究，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構研究提供了重要依據，也可以作為結構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構如圖1所示：

圖1 頭孢地嗪酸的分子結構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、峰形和偶合常數值可歸屬δH2.20（s，3H）為H-3甲基質子，δH3.94（s，3H）是H-20甲氧基上的質子。在圖2的COSY譜中可以判斷與H-3具有相關性的δH3.56（s，2H）是H-2，沒有任何相關的δH6.95（s，1H）可被認定是H-18。H-7亞甲基一端與六元雜環相連，一端與S相連，兩個質子由于磁不等價，互相偕偶裂分為雙重峰，偶合常數在12.0～15.2Hz左右，此外H-7的化學位移受誘導效應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，兩個質子分處于六元雜環的直立鍵和平伏鍵，磁不等價，偕偶裂分為兩個雙重峰，11位的兩個質子與7位兩個質子一樣，為同碳偶合，但兩者偶合常數呈現明顯差異，這可能與質子所連碳周圍電子云密度及其所處位置有關，7號位為直鏈上的碳，碳氫單鍵可以自由旋轉，其質子的J值實則為各構象的平均值，較小，而11號位的質子處于六元雜環之上，兩質子構象穩定，J值較大，偶合常數在17Hz左右，譜圖中分別是δH3.32（d，17.54Hz，1H）和δH3.72（d，17.54Hz，1H）。H-12是四元雜環上的質子，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也是四元雜環上的質子因與H-12相鄰而偶合裂分為雙重峰，由于H-13處于β-內酰胺環上，與羰基和雜原子N相連，誘導效應和屏蔽效應使其化學位移較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，而C-15只與H-13相關，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，而與H-3弱相關，化學位移應是δC178.12；C-14是與H-12、H-13有HMBC相關的季碳，化學位移是δC163.74；C-15是只與H-13有HMBC弱相關的季碳，化學位移是δC164.82；C-6是與H-7有HMBC強相關并與H-3有HMBC弱相關的季碳，化學位移是δC158.94；C-16是與H-18有HMBC強相關并與H-20有HMBC弱相關的季碳，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相關的季碳，根據化學位移，偶合常數判斷，化學位移分別是δC140.51、δC170.89；C-10是沒有相關的季碳，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，詳細數據見表1。

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

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物質方法學研究［J］.黑龍江醫藥，2010，23：726-728.