现代波谱分析的应用及其进展

现代波谱分析的应用及其进展xxxxxxxxxx关键词：紫外—可见光谱法；红外光谱法；核磁共振光谱法；质谱分析法；应用；进展；新药创制前言早在1906年，俄国植物学家Tsweet以石油醚作为流动相，碳酸钙为固定相发现了色谱分离现象， 不久后，各科学家利用色谱法技术开始对大量物质进行研究 ,取得了一系列成果，而后又产生了紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振光谱法、质谱分析法等波谱分析方法，使波谱分析法成为发展最迅猛、理论最严密、技术最先进、结果最可靠的一门独立系统的分析学科 ,广泛应用于化学有机分子的确证、结构生物学蛋白质的三维结构研究、物质科学的固体成像以及医学疾病诊断等。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氢键强度的测定实验证明，不同的极性溶剂产生氢键的强度也不同，这可以利用紫外光谱来判断化合物在不同溶剂中氢键强度，以确定选择哪一种溶剂。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有机分析是一门研究有机化合物的分离、鉴别及组成结构测定的科学，它是在有机化学和分析化学的基础上发展起来的综合性学科。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。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。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，如：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固体NMR与材料科学针对固体化学位移的各向异性及自旋晶格驰豫时间很长的缺点,采用交叉极化魔角旋转 (CP-MAS)技术,通过样品的高速旋转、旋转轴与磁场方面夹角为 54.7 以及交叉极化等方法,使以上不足之处得以顺利解决,使NMR在材料科学、矿物分析、表面吸附、聚合体陶瓷等方面具有独到的优势。3.4 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。3.5 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。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。参考文献：杨义旺，秦立权，钱宗仁．降低生条棉结杂质的研究[J]．上海纺织科技,2002．12：21—22．刘莹，张本恕，钱丽霞氢质子磁共振波谱对Alzheimer病神经生化改变的分析[J]中国神经免疫学和神经病学杂志，2005，12(4)：204．207[12]毛希安NMR前沿领域的若干新进展化学通报1997年第2期王云玲综述贾文霄审校磁共振功能成像的成像原理及研究进展[A]新疆医科大学学报JOURNALOFXINJIANGMEDICALUNIVERSITY2009Jun．，32(6)1009—5551(2009)06—0687—03丁丽,敖聪聪现代核磁共振技术及其在新药创制中的应用[A]1009-9212(2002)02-0011–02[15]王晓华1)宗志敏2)秦志宏3)魏贤勇4)何林涛5)有机波谱法在分子煤化学领域中的研究进展煤炭转化2001年1月邹公伟,郑琦,胡冠九等.分析化学,1995,23(4):466宁永成.有机化合物结构鉴定与有机波谱学[M].北京:清华大学出版社.[17] 张艺林. 核磁共振新技术及其应用 [J]. 贵