有機波譜分析的應(yīng)用

1、陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院有機波譜分析論文 ：20160101767146447有機波譜分析的應(yīng)用摘要：有機化學領(lǐng)域內(nèi)，無論研究何種有機化合物，在分析或合成時都會遇到結(jié)構(gòu)測定的問題。近幾十年來，各種波譜測量技術(shù)的出現(xiàn)及迅速發(fā)展，使紫外可見光譜(UV-VIS)、紅外光譜(IR)、核磁共振波譜(NMR)和質(zhì)譜法(MS)得到了普遍應(yīng)用?，F(xiàn)在這四種波普分析方法已成為鑒定有機化合物以及測定其結(jié)構(gòu)的常用手段。波譜分析必須與化學行為結(jié)合起來考慮，并且最終以化學反應(yīng)來證實，二者的關(guān)系是相輔相成的。20世紀60年代以來，波譜學發(fā)展很快，有機合成和天然有機化合物的研究，都離不開波譜學這個有力工具。他們的發(fā)展使

2、有機分析能力、分析速度、樣品需要量等重要方面都取得了很大的進步，在化學工業(yè)、石油化工、橡膠工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等方面有著廣泛的用途。關(guān)鍵詞：紫外可見光譜(UV-VIS)、紅外光譜(IR)、核磁共振波譜(NMR)、質(zhì)譜法(MS)、應(yīng)用1.紫外可見光譜法(UV-VIS)的應(yīng)用1.1 檢定物質(zhì) 根據(jù)吸收光譜圖上的一些特征吸收，特別是最大吸收波長max和摩爾吸收系數(shù)是檢定物質(zhì)的常用物理參數(shù)，在藥物分析上就有著很廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)外的藥典中，已將眾多的藥物紫外吸收光譜的最大吸收波長和吸收系數(shù)載入其中，為藥物分析提供了很好的手段。1.2推測化合物的分子結(jié)構(gòu) 化合物的紫外可見吸收光譜基本上是分子中發(fā)色基

3、團和助色基團的特性，而不是整個分子的特性，所以單獨從紫外吸收光譜不能完全確定化合物的分子結(jié)構(gòu)，必須與紅外光譜、核磁共振、質(zhì)譜及其它方法配合，才能得出可靠的結(jié)論。紫外可見光譜在研究化合物的結(jié)構(gòu)中的主要作用是推測官能團、結(jié)構(gòu)中的共軛體系以及共軛體系中的取代基的位置、種類和數(shù)目等。1.3純度檢驗 紫外吸收光譜能測定化合物中含有微量的具有紫外吸收的雜質(zhì)。如果一個化合物在紫外可見光區(qū)沒有明顯的吸收峰，而其他雜質(zhì)在紫外區(qū)有較強的吸收峰，就可檢出化合物中所含有的雜質(zhì)（乙醇/苯，苯max=256nm）。如果一個化合物在紫外可見光區(qū)有明顯的吸收峰，可利用摩爾吸光系數(shù)（吸光度）來檢測其純度。1.4 氫鍵強度的測定

4、 實驗證明，不同的極性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強度也不同，所以可以利用紫外光譜來判斷化合物在不同溶劑中氫鍵強度，以確定選擇哪一種溶劑比較合適。2. 紅外光譜法（IR）的應(yīng)用20世紀70年代后期，干涉型傅里葉變換紅外光譜儀投入了使用，這就是第三代紅外分光光度計，這種光度計靈敏度高，分辨率高，掃描速度很快，加上計算機的應(yīng)用，使得紅外光譜的應(yīng)用越來越廣泛，一些原本無法研究的反應(yīng)動力學課題也有了解決工具。近年來人們的研究發(fā)現(xiàn), 正常的乳腺組織和良性腫瘤與癌組織的紅外光譜之間存在某些差異,正常乳腺組織、良性腫瘤與癌組織的以上光譜特征及其反映的結(jié)構(gòu)和組成上的變化與細胞生物學的觀點一致.霍紅等人的研究表明,紅外光譜可

5、在分子水平上揭示乳腺腫瘤組織與正常組織間的差異,并有可能對癌變機理及過程提供實驗數(shù)據(jù).對不同類型乳腺腫瘤組織光譜更加深入的研究和大量病例的積累正在進行中。3. 核磁共振光譜法（NMR）的應(yīng)用核磁共振分析能夠提供三種結(jié)構(gòu)信息：化學位移、偶合常數(shù)和各種核的信號強度比。通過分析這些信息，可以了解特定原子個數(shù)、化學環(huán)境、鄰接基團的種類，甚至連分子骨架及分子的空間構(gòu)型也可以研究確定，所以NMR在化學、生物學、醫(yī)學和材料科學等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，并涌現(xiàn)了較多的新技術(shù)、新進展，如：3. 1 2D-NMR與有機結(jié)構(gòu)分析將1D-NMR自然推廣,采用各種脈沖序列,在兩個獨立的時間域進行兩次縛里葉變換得到兩個獨立的

6、垂直頻率坐標系的譜圖,即2D-NMR譜圖。通過同核1H - 1H全相關(guān)譜(TOCSY)研究分子結(jié)構(gòu)中各種氫的關(guān)系,再通過異核相關(guān)譜(HMQC、HMBC)來研究分子結(jié)構(gòu)中碳與氫的互相鍵合與偶合關(guān)系,還可以通過空間效應(yīng)譜(NOESY)來研究更為復(fù)雜的分子空間立體結(jié)構(gòu)。3. 2 3D-NMR與結(jié)構(gòu)生物學3D-NMR是2D-NMR技術(shù)的發(fā)展,它主要應(yīng)用于測定生物大分子尤其是蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu),通過肽連接把一個氨基酸殘基上的1H磁化矢量轉(zhuǎn)移到另一個氨基酸殘基,通過3D-NMR方法進行序列歸屬。NMR方法的精確性可以與晶體X-衍射成像相媲美,而且NMR方法的優(yōu)越性在于測定的是溶液中的結(jié)構(gòu),從而可以研究對發(fā)揮

7、蛋白質(zhì)功能有重要作用的動力學過程。3. 3核磁共振技術(shù)在高分子化的應(yīng)用核磁共振技術(shù)在高分子聚合物和合成橡膠中的應(yīng)用包括共混及三元共聚物的定性、定量分析、異構(gòu)體的鑒別;端基表征;官能團鑒別;均聚物立規(guī)性分析;序列分布及等等規(guī)度的分析等。液體高分辨核磁共振可以提供聚合物的信息有: (1)聚合物類型的鑒定，不同單體生成的聚合物，雖然同為大分子碳氫化合物，但其共振譜是不完全相同的; (2)有關(guān)聚合物鏈的異構(gòu)化信息，聚合物鏈的構(gòu)型對其物理、化學性質(zhì)影響很大，辨明鏈的構(gòu)型有著重要的意義; (3)其他重要信息，通過13C-NMR譜可以分別研究其不同單元組的序列分布、交替度和不同反應(yīng)條件下聚合過程鏈活動度變化

8、等聚合物微觀結(jié)構(gòu)信息。3.4 NMR 成像與醫(yī)學診斷 隨著2D、3D-NMR 的發(fā)展, 人們很快認識到NMR 成像對研究人體和動物解剖具有巨大潛力。由于水含量和馳豫時間的差異,利用適當?shù)腘MR脈沖序列就可以區(qū)別不同的生物組織,獲得有明顯不同的正常和病理組織的圖像，從而為研究人深層次的思維活動開辟了新天地。4. 質(zhì)譜分析法的應(yīng)用質(zhì)譜法主要是與色譜儀及計算機聯(lián)用的方法，已廣泛應(yīng)用在有機化學、生化、藥物代謝、臨床、毒物學、農(nóng)藥測定、環(huán)境保護、石油化學、地球化學、食品化學、植物化學、宇宙化學和國防化學等領(lǐng)域。綜合分析質(zhì)譜中出現(xiàn)的分子離子、同位素離子、碎片離子、重排離子、多電荷離子、亞穩(wěn)離子、負離子和離

9、子-分子相互作用產(chǎn)生的離子，可以獲得化合物的分子量、化學結(jié)構(gòu)、裂解規(guī)律和由單分子分解形成的某些離子間存在的某種相互關(guān)系等信息?？捎糜诙ㄐ苑治?，也可用于定量分析，用被檢化合物的穩(wěn)定性同位素異構(gòu)物作為內(nèi)標，以取得更準確的結(jié)果。參考文獻1 霍紅，胡祥，關(guān)宏偉等人體乳腺癌組織紅外光譜特征的研究J.高等學?；瘜W學報,2000,8(21):1244-1247.2 梁治齊 紅外光譜在真?zhèn)舞b別上的應(yīng)用J.北京聯(lián)合大學學報,2000 ,14(2) :69 -73.3 黃量, 于德泉. 紫外光譜在有機化學中的應(yīng)用. 北京: 科學出版社, 1988.4 周永洽. 分子結(jié)構(gòu)分析. 北京: 化學工業(yè)出版社, 1991.

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