波谱分析结课论文李晓静

现代波谱分析的应用及其进展

姓名：李晓静班级：应用化学1001

学号：311013030106 学院：物理化学学院概论：

波谱分析主要是以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构分析和鉴定的方法。

波谱分析已成为现代进行物质分子结构分析和鉴定的主要方法之一。随着科技的发展，技术的革新和计算机应用，波谱分析也得到迅速发展。波谱分析法具有优点突出，广泛应用等特点，是诸多科研和生产领域不可或缺的工具。随着科技发展和分析要求的不断提高，使得科研工作者对波谱分析法也在不断创新。

波谱分析的理论不仅对药物结构分析和鉴定起着重要的作用，同时也是药物化学、药物分析、药物代谢动力学、天然药物化学等学科的必不可少的分析手段。波谱分析法由于其快速、灵敏、准确、重现在有机药物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用，已成为新药研究和药物结构分析和鉴定常用的分析工具和重要的分析方法。

波谱法主要包括红外光谱、紫外光谱、核磁共振和质谱，简称为四谱。除此之外还包含有拉曼光谱、荧光光谱、旋光光谱和圆二色光谱、顺磁共振谱。

(一)紫外—可见光谱法(UV)

紫外—可见光谱法是最早应用于有机结构鉴定的物理方法之一，也是化学分析常用的一种快速、简单的分析方法。广泛应用于有机、无机、生化、石油、药物、食品、环境等领域和国家经济部门。

1.1 检定物质

根据吸收光谱图上的一些特征吸收，特别是最大吸收波长虽ax和摩尔吸收系数是检定物质的常用物理参数。这在药物分析上就有着很广泛的应用。在国内外的药典中，已将众多的药物紫外吸收光谱的最大吸收波长和吸收系数载入其中，为药物分析提供了很好的手段。

1.2 纯度检验

1.3推测化合物的分子结构1.4 氢键强度的测定1.5 络合物组成及稳定常数的测定

1.6 反应动力学研究

1.7 在有机分析中的应用

(二)红外光谱法（IR）

红外光谱与其他学科一样，它的的确立、发展和应用，除了依靠光谱理论的发展、测定方法和技术的进步以及实验数据的积累以外，在很大的程度上还取决于相关学科的进步和红外光谱仪性能的提高。

20世纪70年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪投入了使用，这就是所谓的第三代红外分光光度计，它已成为目前的主要机型。这种光度计灵敏度高，分辨率高，扫描速度很快，再加上计算机的应用，使得红外光谱的应用越来越广泛，一些原本无法研究的反应动力学课题有了解决的工具。近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。

(三)核磁共振光谱法（NMR）

核磁共振分析能够提供三种结构信息：化学位移、偶合常数和各种核的信号强度比。通过分析这些信息，可以了解特定原子个数、化学环境、邻接基团的种类，甚至连分子骨架及分子的空间构型也可以研究确定，所以NMR在化学、生物学、医学和材料科学等领域的应用日趋广泛。并涌现了较多的新技术、新进展。

3.1 2DNMR 谱与有机结构分析

将1DNMR 自然推广,采用各种脉冲序列,在两个独立的时间域进行两次缚里叶变换得到两个独立的垂直频率坐标系的谱图,即2DNMR 谱图。

通过同核1H - 1H 全相关谱( TOCSY)研究分子结构中各种氢的相关关系,再通过异核相关谱(HMQC、HMBC) 来研究分子结构中碳与氢的互相键合与偶合关系, 还可以通过空间效应谱(NOESY) 来研究更为复杂的分子空间立体结构。

3.2 3DNMR 与结构生物学

3DNMR 是2DNMR 技术的发展,它主要应用于测定生物大分子尤其是蛋白质的三维结构,通过肽连接把一个氨基酸残基上的1H 磁化矢量转移到另一个氨

基酸残基,通过3DNMR 方法进行序列归属。NMR 方法的精确性可以与晶体X - 衍射成像相媲美,而且NMR 方法的优越性在于测定的是溶液中的结构,从而可以研究对发挥蛋白质功能有重要作用的动力学过程。

3.3 NMR 成像与医学诊断

随着2D、3DNMR 的发展, 人们很快认识到NMR 成像对研究人体和动物解剖具有巨大潜力。由于水含量和驰豫时间的差异,利用适当的NMR脉冲序列就可以区别不同的生物组织,获得有明显不同的正常和病理组织的图像，从而为研究人深层次的思维活动开辟了一新天地。

3.4 NMR 在新药创制中的应用

新药创制是对新化合物合成、结构确认和生物活性发现的全过程。其中,新化合物来源主要有两种途径:一种是从天然产物中提取活性物质,另一种是人工化学合成。不管哪种方法,对新化合物进行分子结构确证是首先要解决的问题。NMR 则是最准确、较全面的确证手段。

(四)质谱分析法

质谱法主要是它与色谱仪及计算机联用的方法，已广泛应用在有机化学、生化、药物代谢、临床、毒物学、农药测定、环境保护、石油化学、地球化学、食品化学、植物化学、宇宙化学和国防化学等领域。近年的仪器都具有单离子和多离子检测的功能，提高了灵敏度及专一性，灵敏度可提高到10。用质谱计作多离子检测，可用于定性分析，也可用于定量分析，用被检化合物的稳定性同位素异构物作为内标，以取得更准确的结果。

在无机化学和核化学方面，许多挥发性低的物质可采用高频火花源由质谱法测定。该电离方式需要一根纯样品电极。如果待测样品呈粉末状，可和镍粉混合压成电极。此法对合金、矿物、原子能和半导体等工艺中高纯物质的分析尤其有价值，有可能检测出含量为亿分之一的杂质。

利用存在寿命较长的放射性同位素的衰变来确定物体存在的时间,在考古学和地理学上极有意义。近年来质谱技术发展很快。随着质谱技术的发展,质谱技术的应用领域也越来越广。由于质谱分析具有灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点，因此，质谱技术广泛的应用于化学，化工，环境，能源，医药，运动医学，刑侦科学，生命科学，材料科学等各个领域。