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近二十年来，随着色谱分离技术和光谱鉴定技术的飞速发展，我国天然药物化学也取得了长足进步。本教研室长期聚焦于活性天然产物的分离与鉴定研究，经过 20 余年的积累，目前完成了170余种中药的物质基础研究，鉴定了6500 余个化 合物，其中新化合物900 余个，新骨架化合物35 个，每年培养研究生3-5名。在科研过程中，为了分离化合物，需要采用HPLC-UV、HPLC-MS 等多种分离手段；为了鉴定化合物的 精确结构，也需要进行多种光谱分析，除了经典的 IR、UV、 MS、NMR 四大光谱测试之外，CD及 X-ray的应用也逐步普及。在 2010 年之前，由于缺乏有效的数据管理办法，教研室每年 产生的大量的试验数据，只能以纸质形式保存。这样的管理形式，其弊端是非常明显的，一方面是数据较为分散，不利于管理， 二是不方便后期的查询和再次使用，造成大量的数据浪费。

1 、在研究生教学前期的应用

在研究生教学前期，作为天然药物化学专业研究生，波谱解析是必须掌握的基本技能，在研究生理论课程学习阶段， 《波谱解析》往往都是做为必修课进行学习的[2]。主要学习内容是了解和掌握如何利用谱图进行化合物精确结构分析，包括 NMR 图谱、高分辨液质联用图谱以及色谱图谱，从中我们可以根据化合物相关图谱的特点和特性更多的了解相关化合物的性质。在以往的教学过程中，我们都是通过 PPT或者图片的形 式，进行传统模式的教学，老师在课堂上讲，研究生在下面听[3]。课后研究生在进行实际解谱练习中，需要花费大量时间摸索各种色谱、光谱处理软件的使用方法。而引入ACDLabs/SES 之后，在教学过程中，我们可以对几乎所有色谱及光谱数据进行一站式的平台教学。

在 NMR 应用的教学过程中，我们拿到某个化合物的 NMR 图谱，首先可以对其 1D NMR 图谱进行分析，主要过程如下：打开 ACD/Labs Spectrus 模块，然后进行预处理参数设置，勾选里面的相关选项，导入1D NMR 图谱，这时我们就能看到全部 的 1D NMR 图谱，其次我们进一步利用 ACD/Labs 软件中图谱 处理功能对相关 1D NMR 图谱进行处理，包括图谱标峰、积分处理，从而得到图谱中相关峰对应的化学位移和积分，通过化学位移的分析，我们可以进一步得到化合物含有的官能团或某 些特定结构；其次是化合物2D NMR图谱的分析，主要过程如下：导入包括 COSY、NOSEY 在内的 2D NMR 图谱，通过分析多个二维谱之间的相关性，最后确定化合物的结构。

ACDLabs/SES 软件除了在 NMR 图谱分析中非常便捷，其 也可以应用于 LC-MS 图谱分析，主要过程如下：和之前一样， 首先打开软件并设置相关选项，其次导入 LC-MS 数据，这时 我们可以看到相关的 LC-MS 图谱，然后我们同样可以利用软 件中的图谱处理功能对 LC-MS 图谱进行标定，从而了解相关 化合物的保留时间和质谱数据。值得指出的是，在引导研究生 掌握不同的 EI 或者 ESI 裂解规律以及分析母离子以及碎片离 子裂解过程时，除了传统的课堂讲授外，我们还可以现场为研究生示范ACDLabs/SES 中的Mass Fragmentor功能，利用实际案例来预测化合物的各种碎片离子，并完整标示其裂解规律，方便研究生理解和掌握的同时，也有利于其在课后进行进一步探索。总的来说，通过使用一站式的处理软件，研究生只需要掌握一种软件的操作方法，即可完成几乎所有数据的处理，不仅可以节约时间，同时也为后期的数据管理奠定了基础。

2 、在研究生教学过程中期的应用

天然药物化学专业研究生，在中期学习以及课题实践过程 中，一般而言，主要工作内容是进行天然产物的分离纯化与鉴定工作。从时间安排上来看，分离纯化部分的工作时间与结构解析所用时间，基本维持在1:1 左右，甚至结构解析所用的时间更多一些[4]。同时，分析过去近20年的研究成果，可以发现，在研究生所分离鉴定化合物中，90% 以上是已知化合物，仅有10%左右是新化合物，其中真正的新骨架化合物仅有1% 左右。总体来看，研究生的学习时间多数消耗在已知化合物的解析上。本教研室在了解ACDLabs/SES在谱图解析方面的作用之后，引入了ACDLabs/SES 图谱解析软件，以辅助研究生进行化合物的结构解析。在指导研究生充分利用ACDLabs/SES图谱解析软件后，其可以利用LC/MS数据和1D NMR数据快速进行已知化合物结构的排除工作，从而重点针对可能的新化合物进行系统的解析工作，使有限的时间得到更加合理的应用。

例如针对某个化合物的结构进行解析：首先我们将化合物的质谱和 1D NMR图谱信息，尤其是13C-NMR图谱导入至软件中，随后利用软件处理图谱的功能，标记图谱化学位移等相关数据后，我们可以直接使用该软件的碳谱数据检索功能，将化合物碳谱信息与已知化合物碳谱数据库（ACDLabs/SES 解析软件配套约6000 万+小分子碳谱数据）进行比对，不仅可以直接检索到相同的化合物，更可以得到结构类似物，有助于结 构类似物的解析。目前，对于一般化合物而言，其检索排除时间约 1-10 分钟即可完成，换言之，对于已知化合物，依据碳谱信息即可在10 分钟之内完成化合物的确定工作，极大的提高了工作效率。

另一方面，对于新结构、新骨架的化合物，尽管不可避免的需要进行从头解析，但是 ACDLabs/SES 解析软件也极大地提高了全新化合物的解析效率。综合分离得到的潜在新化合物的 1D、2D NMR 和 MS、UV、IR 数据，该软件能够自动生成化合 物分子连接图（MCD 图），从而可以对生成的 MCD 图进行分析：利用不同颜色或不同类型曲线表示原子之间的相关信 和连接 以及在 HMBC 及 COSY 谱中存在重叠信 ，接着运行软件，基于MCD 图计算生成结构，计算过程中软件会运用 C 谱化学位 移预测与实验谱图对比作初步筛查，其中平均偏差大于 4 ppm 的化合物将被软件自动排除。总的来说，通过软件自动排除分析后保留的少数可能结构，再进行对比差异度排序，从而解析合理的具体化合物结构，比传统的图谱解析相比，效率大大提 高。利用该软件处理一个全新结构，基本可以在24小时内完成计算工作，给出可能的参考结构。

此外，ACDLabs/SES 软件的掌握对于化合物的色谱分离的优化也大有裨益。ACDLabs/SES将色谱数据处理、项目管理、 色谱方法优化以及数据库管理整合在一起，大大加快了化合物基于结构和保留时间的色谱方法开发进程，ACDLabs/SES 软件中包括了大概一万多种化合物的分离方法，我们可以根据要分离的化合物及其子结构搜索相似化合物的已有分离方法，再根据实验室条件设置参数，进行筛选优化处理。将我们所要分离的化合物嵌入到进一步优化好的方法当中后，我们就可以得到色谱图，然后利用软件的去重性除去原来方法中的化合物后， 就可以得到适合我们所分离化合物的·色谱方法。

3 、在研究生教学后期的应用

在研究生教学后期，研究生逐渐熟悉和掌握利用 ACDLabs/SES 软件进行化合物的结构解析及色谱图谱分析之后，他们就可以自行建立数据库，将已解析鉴定出来的化合物以及优化好的色谱条件进行整合并统一管理。在色谱分析中，ACDLabs/SES软件除了自带的数据库，还可以让客户自行组建数据库， 通过上传自己的色谱图谱，然后存入自己的数据文件夹里，将化合物名称、结构、色谱保留时间、色谱方法、仪器参数等利用表格进行归纳处理，这时候我们从项目管理里面就可以看到色谱、化合物结构以及色谱方法等信息，并且软件会自动保留原始数据链接，点击就可以查找，非常方便。

在以前的研究生教学中，往往会存在样品管理混乱，重复浪费时间的情况。有时不同研究生会因为同样的已知化合物的解析重复浪费时间。因此，指导研究生进行数据库的建立与管理是非常有必要的 [5]。同时，研究生每段时间将数据库更新后，也需要相互交流，一面出现重复收集样品的无用功出现，这种情况下导师也需要定期将化合物数据库进行汇总，及时掌握研究生科研进展，以便于将数据进行统一管理。

4 、结语

教研室经过长时间的摸索后，已经认识到 ACDLabs/SES 在研究生教学中的重要性，指导研究生熟练地掌握并利用 ACDLabs/SES 可以减少实验次数以及避免可能会发生的错误， 并且在化合物的结构解析方面以及色谱方法的开发商也会更加 快速准确，少走弯路。

参考文献

[1]https://www.acdlabs.com[EB/OL].

[2] 李慧梁，柳润辉，苏娟，等 . 研究生波谱解析课程教学方法 探讨 [J]. 西北医学教育，2010, 18(5): 916.

[3] 赵楠，刘涛，张廷剑，等 . 案例教学法在天然药物化学教学 中的应用 [J]. 基础医学教育，2013, 15(12): 1059.

[4] 李音，盖希坤，杨瑞芹，等 . 天然产物新型分离技术课程的 教学改革 [J]. 浙江科技学院学 ，2015, 27(6): 531.

[5] 郑乃仁，邓玉林，Venkat Mathura, Fiona Crawford. 基于众包 的天然产物数据库及知识发现系统 [J]. 轻工学 ，2016, 31(4): 102.

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