《天然藥物化學(xué)改》PPT課件.ppt

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1、1 第四章 醌類化合物 Quinonoid 2 一、概述 二、 結(jié)構(gòu)類型 三、醌類化合物的理化性質(zhì) 四、蒽醌類化合物的提取與分離 五、醌類化合物的光譜特征 定義 指醌類 (具有 不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu) )或容易轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂?醌類性質(zhì)的化合物,以及在生物合成方面與醌類有 密切聯(lián)系的化合物。 分布 常見科:蓼科、茜草科、紫葳科、百合科、豆科等 常見中藥材: 大黃、何首烏、虎杖、決明子、丹參、 蘆薈、紫草 一、概 述 4 應(yīng)用 醌類化合物具有多方面的生理活性, 如致瀉、抗菌、利尿和止血等,還有一些醌類化 合物具有抗癌、抗病毒、解痙平喘等作用,是一 類很有前途的天然藥物。 從結(jié)構(gòu)上講,醌類化合物可分為 苯醌、

2、萘醌 和 蒽醌 等。其中蒽醌及其衍生物種類較多,生理 活性也較廣泛。 5 一、概述 二、 結(jié)構(gòu)類型 三、醌類化合物的理化性質(zhì) 四、蒽醌類化合物的提取與分離 五、醌類化合物的光譜特征 (一)苯醌類 鄰苯醌不安定,故天然界存在的大多為對苯醌。 醌核上多有 -OH、 -OMe、 -Me等基團(tuán)取代。 O O 1 2 345 6 O O 1 2 3 4 5 6 對苯醌 P- qu i no ne 鄰苯醌 O - q u i n o n e 二、結(jié)構(gòu)類型 (二)萘醌類 從結(jié)構(gòu)上可分為: O O O O O O 1 2 34 5 6 7 8 1 2 6 1 2 - ( 1 , 4 ) - ( 1 , 2 )

3、 am p h i - ( 2 , 6 )萘醌 萘醌 萘醌 從天然界得到的幾乎均為 -萘醌類。 常見科:紫草科、柿科、藍(lán)雪科、紫葳科等 分布: 20個科的高等植物中,低等植物地衣和藻類中也有。 8 O O O R O H O O C H 2 O H 丹參 酮 II A R = H 丹參 酮 II A 磺 酸 鈉 鹽 R =- SO 3 Na 丹參 新酮 甲 如中藥丹參根中所含多種化合物都是菲醌的衍生物, 包括 鄰菲醌 和 對菲醌 兩種。 O O 對醌 鄰醌 O O 鄰醌 O O (三)菲醌類 9 ( 四 ) 蒽醌 類 蒽醌廣泛存在于植物界,是許多中藥如 大黃、 何首烏、虎杖 等的有效成分。目前

4、已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的蒽醌 類化合物近 200種,這類化合物具有多方面的生理 活性,是醌類化合物中最重要的一類物質(zhì)。 在植物中的蒽醌衍生物主要分布于根、皮、葉 及心材,也可在莖、種子、果實(shí)中。多和糖結(jié)合成 苷 ,或以 游離態(tài) 存在。 10 O O 1 2 45 7 8 9 10 1、 單蒽核類 依據(jù)其 還原程度的不同,將其分成以下二類: 蒽醌衍生物和蒽酚衍生物 1,4,5,8位為 位 2,3,6,7位為 位 9,10位為 meso位,又叫中位 ( 1)蒽醌衍生物 常見取代基: 羥基、 甲基、羥甲基、甲氧基、醛基或羧基 根據(jù)蒽醌衍生物上的取代基的特點(diǎn)不同又分為 大黃素型和茜 素型。 1)大黃素型( -OH分

5、布在羰基的 兩側(cè) , 多呈黃色。 ) R1 R2 COOH 大黃酚 大黃素 大黃 酸 大黃素甲醚 蘆薈大黃素 H OH CH3 H OCH3 CH3 H CH2OH CH3 O O O H O H R 2 R 1 2)茜草素型( -OH在分布羰基的 一側(cè) , 顏色較深, 多呈 橙黃色 至 橙紅色 。 ) O O O H R 1 R 2 R3 茜草素 羥基茜草素 偽羥基茜草素 R1 R2 R3 OH OH OH OH H H H OH COOH ( 2)蒽酚(或蒽酮)衍生物 依其還原程度的不同而分為 蒽酚和蒽酮 。 O O O O H H O 蒽醌 蒽酮 蒽酚 互變異構(gòu)體 蒽酚或蒽酮衍生物不穩(wěn)定

6、,易被氧化為相應(yīng)的蒽醌類衍生物, 故 只存在于新鮮植物 中 2008-6-4 14 小知識:蘆薈簡介 蘆薈( Aloe) , 原產(chǎn)于非洲或地中海干燥地區(qū),性寒味苦, 入心、肝、脾徑,是一種集醫(yī)藥醫(yī)療、美容化妝、保健護(hù) 膚、食用和觀賞功能為一體的經(jīng)濟(jì)作物 ,百合科蘆薈屬多年 生常綠多肉質(zhì)草本植物。 15 蘆薈的 藥理作用及應(yīng)用 目前,蘆薈的應(yīng)用主要集中在三個方面:化妝品、 保健食品和藥品。在蘆薈產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,發(fā)展最快、 最易被消費(fèi)者接受的是蘆薈化妝品。 一、殺菌作用 二、潤濕美容作用 三、抗衰老作用 四、防曬作用 16 五、健胃下泄作用 六、免疫與再生作用 七、防蟲、防腐作用 八、防臭作用 1

7、7 O O H H O O 中位 二蒽 酮 位 二蒽 酮 最重要的二蒽酮類化合物是從番瀉葉中得到的番瀉苷 A,B,C,D. 2、 雙蒽核類 ( 1)二蒽酮衍生物 可看作是兩分子的蒽酮脫去一分子氫后相互結(jié)合而成。 又分為中位連接 (C10-C10)和 位 (C1-C1或 C4-C4)相連。 18 O O HO OO O H C O O H C O O H g l c g l c H H O O HO OO O H C O O H C O O H g l c g l c H H s e n n o s i d e A s e n n o s i d e B 番瀉葉 中含蒽衍生物約 1.5,主要成分

8、為 番瀉苷 A D, 以及大黃酸葡萄糖苷和大黃酚等。 番瀉苷 A和 B互為異構(gòu)體 19 O O HO OO O H C O O H C O O H g l c g l c H H O O HO H OO H O H C O O H C O O H H H O O HO C O O H g l c O O HO H C O O H O H + , H 2 O Pd H2 C r O 3 番瀉苷 A 番瀉苷 元 A 大黃 酸 蒽酮 葡 萄糖苷 大黃 酸 2 2 20 O O HO OO O H C H 2 O H C O O H g l c g l c H H O O HO OO O H C H

9、2 O H C O O H g l c g l c H H s e n n o s i d e C s e n n o s i d e D 國產(chǎn)大黃中含番瀉苷類約 0.87, 主要是苷 A和 B,是大黃瀉下作用最 有效的有效成分,瀉效最強(qiáng)。 番瀉苷 C和 番瀉苷 D也是一對同分異構(gòu)體 21 近來,大黃對腎功能的藥理和臨床作用受到重視,研究 表明,大黃提取物能有效地延緩慢性腎衰的進(jìn)展,同時 發(fā)現(xiàn)大黃酸治療糖尿病腎病,大黃素治療尿毒癥均有良 好的療效。 22 O O HO H C H 3 OO H O H C H 3 OH OH O O HO H C H 3 OO H O H C H 2 O H

10、OH OH h y p e r i c i n p s e u d o h y p e r i c i n ( 2)萘駢二蒽酮衍生物: 金絲桃屬某些植物如貫葉連翹、小連翹中含有的 金絲 桃素 (hypericin)、假金絲桃素 (pseudohypericin)均 為萘駢二蒽酮衍生物, 23 金絲桃素和假金絲桃素存在于多種金絲桃屬植物中, 以貫葉連翹中含量居多。 貫葉連翹很早在歐洲被用于鎮(zhèn)靜、抗抑郁及其他中樞 神經(jīng)系統(tǒng)疾病。研究表明,在金絲桃科中普遍存在的一 些 xanthone類化合物能抑制 A型和 B型單胺氧化酶,德 國于 1991年 6月上市了一個以金絲桃素為標(biāo)準(zhǔn)的新的 抗 抑郁藥 。

11、24 一、概述 二、 結(jié)構(gòu)類型 三、醌類化合物的理化性質(zhì) 四、蒽醌類化合物的提取與分離 五、醌類化合物的光譜特征 25 三、醌類化合物的理化性質(zhì) (一) 物理性質(zhì) 1、性狀 顏色 : 與助色基的多少有關(guān), 助色團(tuán)越多,顏色越深 。 形態(tài):多為固體 存在狀態(tài):苯醌、萘醌 多以游離狀態(tài)存在; 蒽醌類 則往往結(jié)合成苷而存在于植物中。 2、升華性 游離醌 多具 升華性。 小分子的 苯醌、萘醌 類具有 揮發(fā)性 ,能隨水蒸氣蒸餾, 可據(jù)此進(jìn)行提取、精制工作。 26 3、溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3 游離醌 - + + + + 成 苷 +(熱) + + - - 1、酸性 Ar-O

12、H/-COOH的存在 顯酸性 用于堿提酸沉 分子中 Ar-OH/-COOH的數(shù)目、位置不同則酸性強(qiáng)弱有差異 O O OH O O O H O O O . - -OH:插烯酸結(jié)構(gòu) -OH: 與羰基形成分子內(nèi)氫鍵 (二)化學(xué)性質(zhì)與呈色反應(yīng) 以游離蒽醌類衍生物為例,酸性強(qiáng)弱將按下列順序排列: 含 -COOH 2個以上 -OH 1個 -OH 2個 -OH 1個 -OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH 可用于提取分離 溶于 5%NaHCO3 溶于 5%Na2CO3 溶于 5%NaOH O O O H O O O H O O H O . . H O O O 29 2、顏色反

13、應(yīng): ( 1) Feigl reaction:各種醌類( +) 醌類 堿性 加熱 HCHO 鄰二硝基苯 紫色 化合物 25% Na 2 CO 3 4% HCHO 5% 鄰二硝基苯 樣品液1滴 (水或苯液) 1 4 紫色 30 O O OH OH + 2HCHO + OH- + 2HCOO- OH OH NO 2 NO 2 O O NO 2 - N O - + + 紫色 OH- 31 ( 2)無色亞甲蘭顯色試驗(yàn): 無色亞甲藍(lán)是檢出苯醌及萘醌的專用顯色劑。 醌類衍生物層析展開后,噴以 無色亞甲蘭溶液, 若出現(xiàn) 蘭色 斑點(diǎn) 可能含 苯醌或萘醌 不顯色 可能含 蒽醌 無色亞甲蘭試劑 苯醌、萘醌 顯色劑

14、 T L C 、P P C 32 藥粉 酸水熱提 酸水液 乙醚 萃取 萃取液 加 5%NaOH 堿水液(顯紅色) 醚層(變?yōu)闊o色) ( 3)堿性條件下顯色反應(yīng) Borntragers reaction (保恩特萊格反應(yīng) ) : 羥基蒽醌類 遇堿顯 紅 紫紅色。 這是 羥基蒽醌 及具有 游離酚羥基蒽醌苷 類一個很 重要的鑒別反應(yīng)。 33 ( 4)與活性次甲基試劑的反應(yīng) ( Kesting-Craven reaction) 對于 醌環(huán)尚未完全取代的苯醌或萘醌, 可在 氨的堿性環(huán)境中與 活性次甲基試劑 (乙酰醋 酸酯、丙二酸酯、丙二腈等)的溶液反應(yīng), 生成 蘭綠或蘭紫色。 苯醌、萘醌(無 2, 3位

15、取代) 區(qū)別于蒽醌 O O O O 活性次甲基試劑 在氨堿性下 (丙二酸酯、乙酰醋酸脂/ 醇液) 蘭綠色 蘭紫色 或+ 醌環(huán)上未取代位置 ( 4)與活性次甲基試劑反應(yīng) ( Kesting-Craven法 ) 35 O O C H C O 2 E t C O 2 E t O O C C O 2 E t C O 2 E t O C C O 2 E t C O 2 E t O O O C C O E t C O 2 E t O 與活性次甲級試劑的反應(yīng)機(jī)理 ( 1) ( 2) 蒽醌類無此反應(yīng)。 萘醌苯環(huán)上有羥基取代時,此反應(yīng)受抑制。 36 ( 5)與金屬離子的反應(yīng) 醋酸鎂反應(yīng) (Magnesium a

16、cetate reaction) 定性檢查羥基蒽醌 羥基蒽醌 和 0.5%醋酸鎂的甲醇或乙醇液 生成穩(wěn)定 的橙紅色或紫色絡(luò)合物。 生成的顏色隨分子中羥基的位置而有所不同。 O O O M g OO O O O O M g O O O O O H H 37 羥基蒽醌乙醇液 點(diǎn)于濾紙上 干燥 噴 0.5%醋酸鎂甲醇液 90 加熱 5min 顯色 38 若母核只有 a-OH或一 個 b-OH或兩個 OH不在 同一環(huán) 顯橙黃 -橙色 若一個 a-OH,鄰 -OH 顯蘭、蘭紫色 間 -OH 橙紅、紅色 對 -OH 紫紅、紫色 39 一、概述 二、 結(jié)構(gòu)類型 三、醌類化合物的理化性質(zhì) 四、蒽醌類化合物的提

17、取與分離 五、醌類化合物的光譜特征 40 (一)醌類成分的提取 1、有機(jī)溶劑提取法: A .將藥粉用有機(jī)溶劑提取,取液濃縮,可能析出結(jié)晶, 再重結(jié)晶。 B. 游離形式蒽醌成分 可用不同極性溶劑依次提取,溶劑 極性由小到大,在提取過程中可得到初步分離。 提取液 濃縮 結(jié)晶 氯仿、苯等溶劑 濃縮液 有機(jī)溶劑提取 藥材 41 2、堿提酸沉法: 適于 具酚羥基或羧基的醌類 成分。它們可溶 于堿性水液中,加酸后又沉淀析出。 3、水蒸氣蒸餾法: 適于 分子量較小的苯醌及萘醌類。 它們具 揮發(fā)性,可隨水蒸氣蒸餾出來,同時可與不具揮發(fā)性的醌類 分離 4、其他方法 超臨界提取法( supercritical f

18、luid extraction SFE) 超聲提取法 42 (二)醌類成分的分離 1、游離蒽醌衍生物的分離: 1) 采用 梯度 pH萃取法 (經(jīng)典方法 ) 由于蒽醌羥基位置、數(shù)目及羧基的有無,其酸度大小是有區(qū) 別的,可分別溶于不同堿性的水液。 5%NaHCO3液 含 -COOH及兩個以上 -酚 OH 5%Na2CO3液 含一個 -酚 OH蒽醌類 1%NaOH液 含兩個 a-酚 OH蒽醌類 5% NaOH液 含一個 a-酚 OH蒽醌類 43 萱草根乙醇提取濃縮液 乙醚 不溶物 乙醚溶液 5 NaHCO3 NaHCO3液 乙醚液 酸化 黃色沉淀 重結(jié)晶 淡黃色結(jié)晶 1 5 NaCO3 NaCO3液

19、 乙醚液 酸化 黃色沉淀 重結(jié)晶 橙黃色結(jié)晶 2 NaOH液 乙醚液 1 NaOH 酸化 黃色沉淀 重結(jié)晶 金黃色結(jié)晶 3 濃縮 結(jié)晶 重結(jié)晶 橙黃色結(jié)晶 4 乙醚液 決明蒽醌 大黃酚 大黃酸 決明蒽醌甲醚 例: 44 2)色譜法 pH梯度萃取法對蒽衍生物進(jìn)行初步分離,精細(xì)分 離還需進(jìn)一步借助層析法。( 最有效手段) 吸附劑 硅膠、聚酰胺 *不易用氧化鋁,尤其不易用堿性氧化鋁, 因?yàn)樗?性的羥基蒽醌易與堿性氧化鋁產(chǎn)生化學(xué)吸附而難以洗 脫。 45 2、游離蒽衍生物與蒽苷類的分離: 根據(jù)它們的 溶解性 不同分離。 苷元 極性小 ,難溶于水,易溶于乙醚、氯仿等有機(jī) 溶劑。 苷 極性大 ,溶于水,難溶

20、于乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。 虎杖浸膏 的水溶液 氯仿回流 氯仿液 (含大黃素等 游離 蒽醌 脂溶成分) 水液 EtOAc萃取 EtOAc液 (含大黃素 苷等蒽醌苷極性成分) 溶劑法: 46 3、蒽醌苷類的分離 這類成分 水溶性強(qiáng), 分離及精制工作都較為困難, 先用 鉛鹽法或溶劑法 處理,得較純總苷后再用 層析法 進(jìn)一步分離。 溶劑法 是用中等極性的有機(jī)溶劑如 乙酸乙酯 、 正丁醇 等 , 從除去游離蒽醌衍生物的水溶液中 , 將蒽醌苷萃取出來 , 再作進(jìn)一步分離 。 47 鉛鹽法 : 中藥粉 90%乙醇加熱提取 提取液 濃縮 濃縮液 氯仿(或乙醚、苯)萃取 氯仿液 (游離蒽醌) 加 Pb(OAc)

21、2液 ,過濾 沉淀( Pb2S) 水層 濾液 水洗 ,懸浮于水中 ,通 H2S脫鉛過濾 沉淀 濾液 蒽醌苷 48 大黃藥材粗粉 70 甲醇提取 提 取 液 LH - 20 葡聚糖凝膠柱色譜 70 甲醇洗脫 分段收集 二蒽酮苷 蒽醌二葡萄糖苷 蒽醌單糖苷 游離苷元 (sennoside AD) 分子量由大至小依次洗脫 色譜法 : Sephadex LH-20柱色譜 49 一、概述 二、 結(jié)構(gòu)類型 三、醌類化合物的理化性質(zhì) 四、蒽醌類化合物的提取與分離 五、醌類化合物的光譜特征 2008-6-4 50 O O 主要有三個吸收峰 : 240nm 強(qiáng) 285nm 中強(qiáng) 400nm 弱 主要有四個吸收峰

22、: 257nm 由 醌樣結(jié)構(gòu) 引起 245nm 251nm 335nm 由 苯樣結(jié)構(gòu) 引起 O O (一) UV: 1.苯醌和萘醌: 51 O O 苯甲?;Y(jié)構(gòu) (苯樣結(jié)構(gòu)) 252nm 325nm O O 醌樣結(jié)構(gòu) 272nm 405nm .蒽醌: 52 對于蒽醌類母核上多具羥基取代,對于羥基蒽 醌類主要有五個吸收峰: .230nm左右 與 OH有關(guān)對推斷母核上 酚羥基的數(shù)目很有意義一般來說,酚 OH 越多,吸收峰紅移越多,吸收峰波長越長 .240nm 260nm 由 苯?;Y(jié)構(gòu) 引起 3.羥基蒽醌: 53 具有 -酚 OH 不具有 -酚 OH 262nm-295nm 由 醌樣結(jié)構(gòu) 引起 與

23、 -酚 OH有關(guān) 主要標(biāo)志是 吸收強(qiáng)度 的增加 -酚 OH可通過蒽醌母核向羰基供電,形成一 系列共振結(jié)構(gòu),電子躍遷很大,吸收強(qiáng)度與躍 進(jìn)距的平方成正比 lg 4.1 lg 4.1 54 . 305nm-389nm 由 苯?;Y(jié)構(gòu) 引起 與苯環(huán)上供電基取代有關(guān) 位 -CH3, -OCH3, -OH 取代 ,峰位 紅移, 強(qiáng)度降低 位 -CH3, -OCH3, -OH 取代, 強(qiáng)度增 加 55 .400nm-由醌樣結(jié)構(gòu)中的 羰基 引起 與 a-酚 OH 有關(guān) 因?yàn)?a-酚 OH 與羰基形成分子內(nèi)氫鍵,分散 了羰基上的電子,從而使羰基具有更大的 吸電子能力,故引起峰位變化 a-酚 OH 越多,最大位

24、移值紅移越多 56 O O O H分子中由 一個 a-OH和羰基形成 一個 締合羰基, 還存在 一個正常羰基。 因 此有兩個羰基峰。 正常者: 1675-1647cm-1 締合者: 1637-1621cm-1 : 24-38cm-1 (二) IR: 具 a-酚 OH羥基蒽醌中 羰基 的吸收頻率: a-酚 OH 可與羰基 締合, 從而使羰基的吸收波 數(shù)降低,分以下幾種情況加以說明: 57 O O O HO H 1,8-二 OH 有 兩個 a-OH和同一個羰基形成 一個締合羰基 , 使得此羰基更向低波數(shù)移動,為 1626-1616cm-1, 另一正常峰在 1678-1661cm-1 : 40-57

25、 cm-1 58 O O O H O H O O O H O H 1,4-二 OH 1,5- 二 OH 兩個羰基 都分別和 一個 -OH成締合狀態(tài), 故只有一個單一的締合峰, 1645-1608cm-1. 59 O O O H O HO H 1,4,5-三 OH 兩個羰基都成締合狀態(tài),但其中一個與兩個 - OH締合,波數(shù)更低, 1616-1592cm-1. 另一個 與一個 a-OH締合,羰基的伸縮振動頻率在 1645-1608 cm-1。 60 O O O H O HO H O H 1,4,5,8-四 OH 兩個羰基分別與兩個 a-OH締合,出現(xiàn)單一的 低波數(shù)峰,在 1592-1572 cm-

26、1, 與 C=C骨架 振動頻率 重疊,難以分辨。 61 2.羥基蒽醌的羥基頻率: ( 1) a-OH與相鄰的羰基締合,其吸收頻率 移至 3150 cm-1以下, 多與不飽和 C-H伸縮振 動頻率相重疊。 ( 2) -OH伸縮振動頻率在 3600-3150 cm-. 僅 一個 -OH, 3300-3390 cm-. 兩個以上 -OH, 3600-3150 cm-. 62 (三) 1H-NMR 1.醌環(huán)上的質(zhì)子 對苯醌 1, 4萘醌 當(dāng)醌環(huán)上有一 供電取代基 時,醌環(huán)上其它質(zhì)子移向 高 場, 位移大小順序如下: -OCH3-OH-OCOCH3- CH3 O O H H O O HH H H R 6

27、 . 7 2 ( s ) 6 . 9 5 ( s ) 供電取代基 向高場位移 63 2.芳環(huán)上的質(zhì)子 O O 8 . 0 6 7 . 7 3 O O 8 . 0 7 6 . 6 7 1, 4萘醌 蒽醌 a-H因處于 C=O的負(fù)屏蔽區(qū),受影響較大,共振 信號出現(xiàn) 在低場, 化學(xué) 位移值較大; -H受 C=O 的影響較小,共振信號出現(xiàn)在 較高場, 化學(xué) 位移 值較小 。 64 3.取代基質(zhì)子 甲氧基 : 3.8 4.2, s 芳香甲基 : 一般 2.1 2.5, s; a-CH3 2.7 2.8, s -CH2OH: CH2在 4.4 4.7, s; OH在 4.0 6.0 -CH2-O-CH2-

28、CH3: 與芳環(huán)相連的 CH2 4.4 5.0, s; 乙基中的 CH2 3.6 3.8, q; CH3 1.3 1.4, t 酚羥基: 在 10以上。 65 (四) 13C-NMR 1, 4萘醌類化合物 O O 1 8 4 . 6 1 3 8 . 6 1 3 1 . 7 1 2 6 . 2 1 3 6 . 6 O O O H 1 9 0 . 0 1 3 8 . 4 1 3 9 . 3 1 8 3 . 9 1 1 4 . 8 1 6 1 . 8 1 2 4 . 2 1 3 6 . 4 1 1 8 . 9 1 3 1 . 5 O O 1 8 2 . 5 1 3 2 . 9 1 2 6 . 6 1 3 4 . 3 O O O H 1 8 7 . 9 1 1 3 . 8 1 6 1 . 3 1 2 3 . 7 1 3 6 . 3 1 1 8 . 8 1 3 2 . 61 8 1 . 5 9, 10-蒽醌類化合物 66 O O O O O - C O - C O + + + . . . m / z 2 0 8 m / z 1 8 0 m / z 1 5 2 蒽 醌 的 質(zhì) 譜 特 征 (五) MS 共同特征: 分子離子峰通常為基 峰,且出現(xiàn) 1-2分子 CO的碎片離子峰

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