五味子降三萜（schinortritepenoids，SNTs）是五味子科(Schisandraceae)植物特有的次生代谢产物，其化学结构通常具有高氧化度、高度重排、含柔性侧链及立体化学复杂等特点，为其结构解析、尤其是立体构型的确证带来极大挑战。经过十多年的发展，量子化学计算核磁参数已逐渐成为辅助天然产物结构解析的一种重要手段。本论文对量子化学计算核磁参数在五味子降三萜结构解析中的运用进行了初步探索。　　本论文对三种五味子属植物，即球蕊五味子（S.sphaerandra），红花五味子（S.rubriflora）及大花五味子（S.grandiflora）的五味子降三萜类化学成分进行了系统性研究，利用各种色谱分离技术、波谱分析、单晶X-射线衍射及量子化学计算核磁参数等手段，从上述三种植物中共分离鉴定了五味子降三萜类化合物83个，其中新化合物31个。值得一提的是，我们首次发现了两个具有17S构型的preschisanartane型五味子降三萜-preschisanartanins Q和R(1-2)，结合此前杨震团队通过全合成对propindilactone G（schiartane型SNT）C-17立体构型的纠正，以及schiartane型SNTs生源上被推测为所有SNTs的基本骨架这一重要背景，我们运用DFT-GIAO NMR计算的方法对已报道的所有schiartane型五味子降三萜及部分preschisanartane型五味子降三萜的化学结构进行了重新验证，发现preschisanartanin J等4个化合物的C-17位立体构型需要进行纠正。此外，在所分离得到的18-norschiartane型SNTs中，存在5对C-23位的差向异构体，进一步证明了运用ECD经验规则或ECD量子化学计算等方法确定SNTs侧链构型的重要性。与此同时，在对分离自狭叶五味子中的10个lancischiartane型五味子降三萜的研究中发现，部分化合物的ECD图谱中出现了异常的Cotton效应，导致ECD经验规则对其C-20位构型确定并不适用。通过跃迁分析、分子轨道分析、相差图谱(difference spectrum)分析等方法，我们证实了以上异常Cotton效应产生的主要原因为B环发色团与侧链发色团之间的非简并激子偶合作用(nondegenerate exciton coupling)。以上研究结果再次体现了SNTs化学结构及立体构型确证的复杂性，同时得出了一个结论，即对于复杂天然产物的构型确证，应尽量使用多种手段、考虑多种因素，应避免仅仅依靠核磁数据对比或ECD经验规则等单一方法。鉴于量子化学计算核磁参数方法在过去十多年间的快速发展以及在天然产物结构解析中的重要价值，本论文对量子化学计算核磁参数在天然产物结构解析中的运用进行了综述，并对近年来的一些运用实例进行了较为详细的剖析。　　第1章 三种五昧子属植物的五味子降三萜类成分及其生物活性研究　　五味子科(Schisandraceae)植物仅有五味子属（Schisandra）和南五味子属（Kadsura）两属，我国该科植物资源丰富，共有约29种。五味子科植物主产于我国西南部和中南部，长期以来，民间将其作为重要的植物药使用，其中以五味子（S.chinensis）应用最为广泛，其干燥果实为著名的滋补强壮和镇静安神药物。五味子降三萜是五味子科植物特有的一类三萜类成分，其结构复杂且类型丰富，为近年来天然产物领域的研究热点，出于对该类次生代谢产物的浓厚兴趣，我们对三种五味子属植物，即球蕊五味子、红花五味子及大花五味子茎叶中的化学成分进行了系统性研究，从中分离鉴定了五味子降三萜类化合物83个，其中新化合物31个。化合物结构涉及六种类型:peschisanartane型、18-norschiartane型、schisanartane型、lancischiartane型、16，17-seco-prescisanartane型及lancifoartane型。对分离得到的部分化合物进行了诱导PC-12细胞分化活性及PC-12细胞损伤保护活性的筛选，发现preschisanartanins R(2)、T(4)、A(13)和J(16)，wuweizidilactone X(30)对于PC-12细胞分化具有促进作用，而化合物preschisanartanin R(2)和preschidilactone B(12)对皮质酮诱导的神经细胞损伤有非常显著的保护作用。以上研究表明，SNTs针对神经退行性疾病相关的活性研究将为该类化合物在生物活性挖掘中所遇到的瓶颈问题找到新的突破口。　　第2章 利用DFT-GIAO-NMR计算方法验证与纠正五昧子降三萜化学结构的研究　　运用DFT-GIAO NMR计算方法，对己报道的部分preschisanartane型五味子降三萜及所有schiartane型SNTs的化学结构进行了验证，结果表明，3个 preschisanartane型SNTs(preschisanartanin J,arisanlactone D及schilancidilactoneW)和3个schiartane型SNTs（kadcoccilactonesB和G，kadnanolactone G）的化学结构需要进行纠正，并根据计算结果提出了可能的正确结构。此外，基于近期本课题组通过DFT-GIAO-NMR计算确定了propindilactones W和X（18-norschiartane型）的C-12位立体构型这一背景，我们对另外2个该类型SNTs(kadnanolaetone F与wuweizidilactone Q)进行了DFT-GIAO-NMR计算，并认为应对其C-12位立体构型进行纠正。以上研究表明，DFT-GIAO-NMR可以作为辅助五味子降三萜结构解析或合成前验证目标分子结构正确性的常规手段。　　第3章 Lancischiartane型五味子降三萜的异常ECD图谱与非简并激子偶合现象　　五味子降三萜多具有柔性侧链，其构型确证往往无法借助于传统核磁手段，如偶合常数及ROESY谱。同时，SNTs侧链上的手性中心常与发色团相连，因而，ECD谱的经验比对及ECD量子化学计算是确定SNTs侧链手性中心绝对构型的有效手段。在对采自怒江的狭叶五味子（S.lancifolia）的化学成分研究中，我们从中分离得到10个具有Lancischiartanes骨架的SNTs(1-10)，其中，化合物6-8在275 nm附近呈现异常的Cotton效应，使此前所确立的经验规则无法适用于它们的C-20位构型确定。我们以化合物7为例，通过跃迁分析、分子轨道分析、相差图谱分析等方法，证实了B环发色团与侧链发色团之间的非简并激子偶合作用是导致ECD图谱异常的主要原因。以上研究强调了，对于复杂天然产物的构型确证，应尽量使用多种手段，考虑多因素，同时应避免简单的依靠经验规则进行判断。　　第4章 量子化学计算核磁参数在天然产物结构鉴定中的运用　　在过去的十多年中，伴随着量子化学理论与计算机硬件的不断发展，量子化学计算核磁参数的方法也日趋成熟，这些方法往往在较小的计算成本下就可以获得较高的计算精度，且对于核磁计算结果的分析方法也从最初利用简单的统计学参数逐渐发展为借助于基于更为复杂的统计学分析或人工神经网络的方法，这些进展都促使量子化学计算核磁参数这一工具在天然产物研究中得到了越来越广泛的运用，从而对传统的核磁技术以及其他质谱、光谱技术做出了极大地补充。本章将对量子化学计算核磁参数在天然产物结构解析中的运用进行综述，并对近年来的一些运用实例进行较为详细的分析。