手性广泛存在于自然界中，由于手性有机化合物在生命科学、化学、药物学、药理学等学科中的重要作用，手性化合物绝对构型的测定已经引起了人们的广泛关注。手性化合物的药害事故，促使科学家们对手性化合物绝对构型进行更加深入的探究。绝对构型的测定方法有多种，如旋光度法、手性光学法、单晶X射线衍射法、核磁共振法（NMR）等。

核磁共振法测定手性化合物绝对构型具有适用范围广、样品用量小、实验仪器易于操作等优点[1]。目前，核磁共振技术研究手性识别一般有3种方法：手性位移试剂法（Chiral shift reagents法，简称CSR法）、手性溶解剂法（Chiral solvating agents法，简称CSA法）、手性衍生化试剂法（Chiral derivatizing agents法，简称CDA法）。手性衍生化试剂（CDA）的优点在于其与被测定的手性化合物生成的是共价型非对映异构体，相比于手性溶剂化试剂法生成的络合物型非对映异构体，Δδ值高出数倍。手性衍生试剂的核磁共振法主要是根据Mosher法以及改进的Mosher法来确定有机分子的绝对构型，通过测定手性衍生化试剂与被测物反应后的产物的核磁位移数据，计算得到Δδ值，再与模型相比较，以此来推定被测物手性中心的绝对构型[2]。

4月9日下午，心怀忌恨的江帆，揣着一把匕首来到李辉家所在的某高档小区。他敲李辉的家门无人应，便在楼道口等。不久，一个女人上楼，江帆猜测是李辉妻子，一股热血往头上涌，他掏出刀抵在女人腹部，压低声音说：“我老婆被你男人拐跑了，我来找他算账。老实开门，否则别怪我不客气。”女人连连点头，顺从地打开门。

本文就应用Mosher法测定手性化合物绝对构型进行综述。

(4)饮水。农村居民的饮水困难基本解决。2015年全国农村93%的人口已用上了受保护水源供应的改良饮用水。2017年全国贫困地区89.2%的农户饮水困难[注]饮水困难标准是指居民点到取水点的水平距离大于1公里或垂直高差超过100米，正常年份连续缺水70～100天。已经解决，70%的农户使用管道供水。

1 经典Mosher法

由于MTPA试剂分子中不存在α-H，不会在酯化时发生外消旋化，因而广泛应用于绝对构型的测定。但有时MTPA与底物生成的酯可能存在构象不稳定的情况，容易引起质子间信号的相互干扰。为解决这类问题，科学家们不断研究并发展了Mosher法，一些新型的Mosher试剂被开发并应用到绝对构型的测定中。

  

图1 (R)-MTPA酯和(S)-MTPA酯构型模式图(Δ δ L1＜0(-)、Δ δ L2＞ 0(+))

基于2-甲氧基苯乙酸（MPA）试剂（图4）的Mosher法有常温法和低温法两种 [11]。常温情况下，用MPA[12]试剂来确定手性化合物绝对构型的方法与MTPA一致，但是MTPA酯主要构象有3种，而MPA酯的主要构象只有2种，且数量差别大，芳环屏蔽作用明显，因此在确定手性化合物的绝对构型时，MPA法比MTPA法更加可靠。低温法是在不同温度下测定并归属各质子的NMR信号，仅需要一种构型的MPA酯，用一半的底物样品量就可以准确测定出手性中心的绝对构型，大大简化了化学反应、分离、纯化等操作过程。

1.1 利用19F-NMR的Mosher法

②用压密注浆加固桩位孔口周边土体，代替加长钢护筒。在桩的位置设5个注浆孔，注浆直径1 m，注浆孔深8 m，其中上部2 m不注浆，下部6 m范围注浆，注浆施工完成后7天进行灌注桩成孔施工。

1.2 改良的Mosher法

若考虑生成的（R）-和（S）-MTPA酯中，L1和L2部分质子的正Δ δ值和负Δ δ值是否在手性中心的两侧对称排列，则称之为改良Mosher法。显然，用改进后的Mosher法判断手性中心的构型更为准确[8]。

图2为改进的Mosher模式图。从图中可以看出，由于苯环的抗磁屏蔽效应，相较于(S)-MTPA酯中的相应信号，在 (R)-MTPA 酯中 HA、HB、HC的1H-NMR信号出现在较低场，因此Δ δ为负值；相反，HX、HY、HZ的Δ δ则为正值。将手性仲醇基上Δ δ为负值的质子所在的基团放在MTPA平面的左侧，将Δ δ为正值的质子所在的基团放在MTPA平面的右侧，即可推测出该手性仲醇的绝对构型[9]。

大建设需要大投入，一方面要千方百计增加投资规模，另一方面还要进一步优化投资结构，确保各项水利建设协同推进。

  

图2 改良的Mosher酯构型模式图

有了问题,学生自然就会去想办法,去设计实验。学生通过对轻重,大小这两个因素的其中一个进行控制后的实验发现∶体积大小相同时，重的容易沉,轻的容易浮;轻重相同时，体积大的容易浮,小的容易沉。学生将这两个结论进行综合归纳,就会知道∶大而轻的物体容易浮;小而重的物体容易沉。此节课，学生在愉悦的心情中主动的分析、联想、推理，进行了创造性学习。

  

图3 改良Mosher法确定仲醇的绝对构型

2 基于新试剂的Mosher法

1973年Mosher首次报道了使用手性的2-甲氧基-2-三氟甲基苯基乙酸（MTPA）的酯的1H-NMR的Mosher法[3]。经典Mosher法[4]是指通过生成的（S）-和（R）-MTPA 酯中β-氢的Δ δ符号判断手性中心的绝对构型。方法如下：手性试剂（R）-和（S）-MTPA分别与仲醇或者伯胺反应，生成相应的Mosher酯（图1），然后借助于NMR技术归属各质子信号，比较Mosher酯中1H-NMR的化学位移差Δ δ（Δ δ=δ S-δ R），依据其符号来判断与仲醇或者伯胺相连的手性碳原子的绝对构型。

早期的Mosher法仅运用β-H的符号来判断手性碳的绝对构型，对于较复杂的化合物，在只有低场核磁共振仪器的情况下，准确归属质子的化学位移比较困难。由于19F-NMR图谱上的信号清楚简单，所以Mosher又提出了19F-NMR的Mosher法[6]。19F-NMR的Mosher法应用的前提是β位上取代基的立体空间大小差异明显。该方法的优势[7]在于核磁谱图上只有CF3基团的信号，不易出现峰重叠，灵敏度较高，化学位移范围大。

2.1 基于MPA试剂的Mosher法

Zhou xiaojian等[5]比较了手性仲醇被(R)-MTPA-Cl和 (S)-MTPA-Cl衍生化以后，Mosher酯1H-NMR的化学位移。根据质子受MTPA中苯环屏蔽作用的大小，推定出四氢喹啉-4-醇衍生物手性中心的绝对构型，再一次印证了Mosher法的可靠性。

Ming Chen等[10]利用改良的Mosher法，测定了一系列手性仲醇化合物的绝对构型，发现苯环的各向异性效应不单单局限于β位，还会影响更远的质子。计算(R)与(S)-MTPA酯上各个质子的Δ δ值，发现Δ δ正值和Δ δ负值整齐地排列在手性中心的两侧 (图 3)。

2.2 基于AMA试剂的Mosher法

在以MTPA为手性试剂测定绝对构型的Mosher法中，苯环的屏蔽效应相对较弱，Δ δ值有时会因信号重叠而难以准确判断（尤其是在长链化合物中），大大限制了它的应用范围。芳基甲氧基乙酸（AMA）试剂（图4）包括1-萘基-甲氧基乙酸（1-NMA）、2-萘基-甲氧基乙酸（2-NMA）、2-蒽基 -甲氧基乙酸（2-ATMA）、9-蒽基-甲氧基乙酸（9-ATMA）等，这些试剂均可替代MTPA试剂，应用于绝对构型的确定。与MTPA相比，以上手性试剂的优点是：各向异性作用强，Δ δ大，NMR信号分离更清楚。常用1-NMA试剂测定仲醇或伯胺的绝对构型，9-ATMA和2-NMA试剂测定长链化合物仲醇的绝对构型。另外，9-ATMA[13]试剂还可用于测定伯醇β-位手性中心的绝对构型。

  

图4 MPA、AMA试剂的化学结构

更重要的是，因为AMA试剂中的Δ δ值比较大，往往只需要一种对映体，通过与原来底物中质子的化学位移进行比较，就可测定其绝对构型，大大节约了手性衍生化试剂及待测物的用量。值得注意的是，尽管AMA试剂分子中含有α-H，但在具体应用中却并未发现α-H发生外消旋化的现象[14]。

2.3 基于MNCB和MBNC试剂的Mosher法

Mosher法广泛应用于仲醇绝对构型的测定中，但当仲醇空间位阻较大时则难以使用。而基于2’-甲氧基 -1,1’联萘 -2-甲酸（MBNC）和 2-（2’-甲氧基-1’-萘基）-3,5-二氯苯甲酸（MNCB）试剂(图5)的Mosher法则可以解决这一问题。

  

图5 MBNC与MNCB试剂的化学结构

3 Mosher法的其他应用

1-氟-2,4-二硝基苯基-5-苯基乙胺（FDPEA）（图6）用于测定伯胺α-C的绝对构型时，具有以下优点：1）FDPEA的酯化比MTPA等试剂容易得多；2）FDPEA衍生物存在分子内氢键，构象较为牢固，并且可以通过NOE实验以及UV来确定构象；3）Δ δ值是改良Mosher法的数倍。1,5-二氟-2,4-二硝基苯（FFDNB）（图6）可用于测定二级羟基的绝对构型，苯基甘氨酸二甲酰胺（PGDA）和苯基甘氨酸二甲酯（PGME）试剂（图6）可以用于测定羧酸β-位的绝对构型。此外，研究发现，Mosher法还可以测定氨基酸手性中心的绝对构型[15]。

  

图6 FDPEA等试剂的化学结构

4 结语

无论用哪一种Mosher试剂来测试，原理都是一致的，即采用Mosher试剂与待测手性样品生成衍生物，应用芳环抗磁屏蔽效应，再将1H-NMR中化学位移的差值与模型图比较，来推定手性化合物的绝对构型。

随着核磁共振技术的不断发展完善和新的手性衍生化试剂的发现与应用，核磁共振技术在手性化合物绝对构型的测定中应用愈来愈广泛，极大地丰富了有机立体化学的研究内容。

参考文献：

[1] 王明雷，杜江，王嗣，等.核磁共振法在天然有机化合物绝对构型测定中的应用[J].有机化学，2001，21(5)：341-349.

[2] 李力更，王于方，付炎，等.天然药物化学史话：Mosher法测定天然产物的绝对构型[J].中草药，2017，48(2)：225-231.

[3] Dale J.A, Mosher H.S. Nuclear magnetic resonance enantiomer regents. Configurational correlations via nuclear magnetic resonance chemical shifts of diastereomeric mandelate O-methylandelate, and α-methoxy-α-trifluoromethylphenylacetate (MTPA) esters [J]. J. Amer.Chem. Soc., 1973, 95(2): 512-519.

[4] Joshi BS, Pelletier SW. A cautionary note on the use of commercial (R)-MTPA-Cl and (S)-MTPA-Cl in determination of absolute configuration by Mosher ester analysis[J].Heterocycles, 1999, 51(1): 183-184.

[5] Zhou Xiaojian, Zheng Daijun, Chen Yongzheng. Analysis the absolute confi-gurations of chiral tetrahydroquinoline-4-ol derivatives[J]. Journal of Zunyi Medical University, 2014,37(5): 537-540.

[6] G.R.Sullivan, J.A.Dale, H.S.Mosher. Correlation of configuration and fluorine-19 chemical shifts of α-methoxy-αtrifluoromethylphenyl acetate(MTPA) easter[J]. J.Org.Chem.,1973, 38(12): 2143-2147.

[7] 何玉玲，杜曦.应用MTPA确定手性仲醇绝对构型的研究进展[J].泸州医学院学报，2013，36(3)：293-296.

[8] 滕荣伟，沈平，王德祖，等.应用核磁共振测定有机化合物绝对构型的方法[J].波谱学杂志， 2002，19(2)：202-223.

[9] Ohtani I, Kusumi T, Kashman Y, et al. High-field FT NMR application of Mosher’s method. The absolute configurations of marine terpenoids[J]. J.Am.Chem.Soc.,1991, 113(11): 4092-4096.

[10] Ming Chen, William RR. Enantioselective synthesis of anti-and syn-homopropargyl alcohols via chiral brønsted acid catalyzed astymmetric allenylboration reactions[J].J.Am.Chem.Soc, 2012, 134(87): 10947-10952.

[11] 朱统汉，马红光，王聪，等.天然产物绝对构型的确定方法[J].国际药学研究杂志，2015，42(6): 773-784.

[12] Marizeth L, Barreiros E, Jorge M. David. UTILIZAÇÃO DE RMN DE 1HNA DETERMINAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO ABSOLUTA DE ÁLCOOIS[J]. Quim. Nova, 2005, 28(6):1061-1065.

[13] 李锦，刘静.应用手性识别试剂9-ATMA在NMR法中确定绝对构型的研究[J].运城学院学报，2006，24(5)：20-21.

[14] Chi-Su Yoon, Kwan-Woo Kim, Hyuncheol Oh. Antineuroinflammatory effects of sesquiterpenoids isolated from Nardostachys jatamansi[J]. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2018,28: 140-144.

[15] J.M.Seco, E.Quinoa,R. Riguera. The Assignmant of Absolute Configuration by NMR[J]. Chem. Rev., 2004, 104:117-118.