利用固体核磁共振实验研究了15N标记的g-C3N4样品中的15N-15N空间相关性,在高场和魔角旋转条件下对比两种不同的脉冲序列PDSD和SHA+的实验效果.发现当某个氮上连有质子的时候,脉冲序列SHA+比PDSD可以更好地检测15N原子间的极化转移.该研究可以为材料科学领域,特别是含氮掺杂的碳材料,提供一种有价值的研究方法.
构建了基于分子三维结构计算的原子电负性距离矢量(atomic electronegative space distance vector, AESDV),用以描述各芳香醚类化合物分子中不同等价碳原子的化学微环境,并结合原子自身杂化状态指数(AHSI),建立了13C核磁共振定量结构波谱关系的多元线性回归模型,复相关系数(R)为0.964,标准误差(SD)为8.673. 经留一法交互检验的复相关系数(RCV)为0.948,标准误差(SDCV)为10.362.随机抽出样本进行外部检验,得到测试集的复相关系数(Rtest1及Rtest2)分别为0.979和0.939,标准误差(SDtest1及SDtest2)分别为6.400和10.162.研究结果表明,使用该方法所建模型具有良好的预测能力和稳定性.
通过高精度量子化学理论计算的方法研究了分子间弱的非键相互作用对胸腺嘧啶、尿嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤四种核酸碱基中17O核的屏蔽张量(σO)和四极耦合常数(QCC)的影响.计算结果表明分子间强的氢键作用以及弱的范德华(vdW)相互作用都对17O核的化学位移(dO)具有较大的影响.随着分子间氢键作用的逐渐增强,dO逐渐减小,当采用包含所有弱相互作用的周期性模型进行计算时,理论结果与实验值吻合.进一步的电荷分析显示,17O核化学位移的减小主要是由于分子间氢键作用强度增加导致17O原子的负电荷密度逐渐增加.此外,计算结果表明碱基中分子间氢键网络和弱的范德华作用对碱基17O QCC也具有显著的影响.周期性模型下,碱基上氧原子的局域结构环境得到平衡,17O QCC达到最小值,与实验结果最为接近.以核酸碱基为例,说明了分子间的氢键网络以及分子间弱的相互作用对于准确计算生物样品的核磁共振(NMR)参数非常重要,以小的团簇模型来计算生物体系的核磁参数将会产生较大的偏差.
不同职业的人群健康状态不同,需要不同的健康管理方法,根据各类人群的体质特征建立健康状态的评估方法有助于开展个性化的健康指导. 招募运动员(Athlete,n = 31)和体力劳动者(Labour,n = 42)共73人,分别收集两组志愿者的晨尿. 运用一维核磁共振(1D NMR)技术检测尿液中的代谢产物. 建立主成分(PCA)及正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型筛选2类人群间的差异代谢标志物. 通过可接收操作特征曲线(ROC)评价代谢标志物的假阳性特征,t-test检验代谢标志物的显著性. 利用代谢标志物建立两类人群的偏最小二乘判别分析(PLS-DA)预测模型. 模型的有效性通过内部交叉、置换检验和外部预测检验确认. 结果显示2类人群之间差异的代谢物有24个,通过其中20个代谢标志物建立的预测模型最优(曲线下面积AUC = 0.998). 内部交叉验证的误判率(FDR)分别为3.2%和0. 内部置换检验的p = 3.34×10-5. 外部预测检验误判率为0. 这为不同职业人群健康预测模型的建立提供了思路.
乙酰甲喹是喹噁啉类广谱抗菌药,在我国畜禽养殖业中有广泛的应用. 乙酰甲喹的毒性以及毒性机制被越来越多的报道,然而,乙酰甲喹对动物内源性代谢的影响仍不清楚. 该研究利用基于核磁共振(NMR)的代谢组学方法并结合多变量数据分析方法研究了乙酰甲喹一次性急性给药(10 mg/kg.bw)对猪尿液代谢组的影响. 结果发现,乙酰甲喹给药后,尿液中肌酸、马尿酸和对甲酚葡萄糖醛酸浓度显著降低,而对甲基苯酚和苯甲酸的浓度在给药后显著升高. 乙酰甲喹对猪尿液代谢组的影响在给药144 h后未见恢复. 研究结果显示,剂量为10 mg/kg.bw乙酰甲喹给药主要影响了猪体内肠道菌群微生态. 上述研究为乙酰甲喹对生物体内源性代谢的影响提供了基础数据,并为乙酰甲喹的安全用药提供了数据参考.
复方乙酰水杨酸片是临床常用的解热镇痛消炎药物,目前其有效成分的分析方法存在操作繁琐而分析速度慢等不足. 该文利用二甲基硅油(PDMS)辅助的扩散排序(DOSY)技术以及扩散排序-同核相关(DOSY-COSY)联用技术,成功地对复方乙酰水杨酸片中三种有效成分的分子结构进行了快速定性分析,并且利用核磁共振氢谱(1H NMR)技术进行了相对定量分析. 该方法具有方便、快捷等特点,可作为借鉴和参考用于药物的质量评价.
运用核磁共振(NMR)方法分别测定了表面活性剂辛基苯聚氧乙烯醚(TX-100)和十六烷基三甲溴化铵(CTAB)在不同温度下的临界胶束浓度.阐述了应用1D NMR线型分析方法对表面活性剂快交换体系平均停留时间的定量测量.实验测量了TX-100和CTAB胶束溶液中表面活性剂分子在不同温度下的平均停留时间.结果显示,平均停留时间随温度的增加逐渐减小,说明TX-100和CTAB分子进出胶束的速率随温度的增加逐渐加快.利用阿伦尼乌斯公式拟合,获得了TX-100和CTAB的表观交换活化能,TX-100的表观交换活化能为17.6 kJ/mol,CTAB的表观交换活化能为75.3 kJ/mol.对TX-100和CTAB平均停留时间和表观交换活化能进行分析,得出平均停留时间和表观交换活化能与分子结构的关系:表观交换活化能反映的是疏水相互作用和静电斥力的大小;而平均停留时间不仅受活化能的影响,还与分子结构有关.
运用液体核磁共振(NMR)技术(包括1H NMR、DEPT135、13C qNMR、1H-1H COSY、1H-13C HSQC、1H-13C HMBC、29Si qNMR和1H-29Si HMBC)对两种有机硅表面活性剂进行了化学结构表征,对所得波谱数据进行了较为全面的指认.结果表明一维1H NMR、13C NMR和29Si NMR,与二维NMR方法结合使用可以准确区分这两种有机硅表面活性剂的结构:样品A和样品B均为聚乙二醇改性的聚二甲基硅氧烷有机硅表面活性剂;A具有线型ABA结构,平均分子量约为1 967;B具有梳型BAB结构,平均分子量约为7 191.
建立了同时测定复合维生素B片中4种有效成分——维生素B1(VB1)、维生素B2(VB2)、烟酰胺和泛酸钙的定量核磁共振氢谱(1H qNMR)方法.选择延迟时间(D1)为1.0 s、脉冲宽度(P1)为3.0 μs、采样次数(NS)为500次.以对苯二甲醛为内标,其质子峰δ 10.12(2H)为内标峰;溶剂为氘代二甲亚砜(DMSO-d6).定量峰的化学位移VB1选择δ 9.60~9.90(1H),VB2选择δ 11.36(1H),烟酰胺选择δ 9.01(1H),泛酸钙选择δ 0.78(12H).通过标定VB1和泛酸钙对照品的纯度,测定各成分的零截距标准曲线斜率与理论值相符,说明可以直接用绝对定量公式计算其含量.测定各成分的回收率均接近100%,且重复性很好.结果表明该方法准确度高、结果可靠,可用于复合维生素B片中VB1、VB2、烟酰胺和泛酸钙含量的测定.
针对小型化高精度铷原子频标应用需求,设计了体积为11 mL的小型化开槽管微波腔.实验测量了微波腔内微波场的方向因子,结果为0.83.利用该微波腔设计了小型化铷频标物理系统,形成了铷频标桌面系统.测试了系统的短期频率频率稳定度,结果优于2×1012/√τ,远高于一般商用小型化铷原子频标.
在自旋交换光泵过程中,多种参数可能会影响到最终可获得的超极化气体氙-129核自旋极化度.通过低场(0.002 T)核磁共振(NMR)系统研究了连续流动工作模式的自旋交换光泵过程,当混合工作气体流量为0.3 SLPM和0.5 SLPM时,实验测量得到最佳光泵泡工作温度;对于同位素富集和自然丰度的氙-129气体,核自旋极化度的建立时间分别为15 min和22 min.由于混合工作气体的压力以及组分会导致铷原子吸收线的频移和展宽,并且影响到其线型,实验通过低场NMR系统测量确定了用于自旋交换光泵的最佳激光工作波长.低场NMR测量为获得具有高核自旋极化度的超极化气体氙-129,并且能够用于人体肺部MRI研究提供了实验依据.
诊断骨质疏松症多采用双能X射线吸收方法测得的骨密度数据作为依据,但是该方法存在一定量的辐射,且准确性不高. 该文设计并改进了一套核磁共振装置,通过在发射和接收线圈之间增加快速切换开关(Q-switch),使得核磁共振自旋回波的回波时间缩短至80 ms的超短回波时间范围,实现了对T2弛豫时间很短的骨组织核磁共振自旋回波信号的采集;将T2弛豫时间谱和双能X射线方法测量的骨密度数据进行了对比研究,发现核磁共振T2弛豫时间谱上300~500 ms之间的峰值与骨密度之间具有良好的线性关系,随着骨密度的增大,相应的T2弛豫时间峰值缩短;利用核磁共振T2弛豫时间谱技术,结合双能X射线吸收方法,提出了一种测量生物离体骨骼样本骨密度的方法. 该测量方案具有测量速度快、对人体完全无害、跨时期比较性强等优点,很好的弥补了现有测量方法的不足,在骨质疏松症的诊断和疗效评估中有着良好的应用前景.
木材中水分状态变化和迁移对木材的物理性质有重要影响.通过时域核磁共振技术(TD-NMR)可以从分子层面解读木材与水分的关系,可以为木材干燥、木制品加工提供理论依据和实践参考.该研究以北京杨为研究对象,通过对高温干燥过程中木材内部水分变化的自由感应衰减(FID)曲线和横向弛豫时间(T2)进行测定与分析,探究木材干燥过程中水分状态变化及迁移过程.研究结果表明,FID和T2信号量与木材含水率高度线性相关,由此可以计算木材在干燥过程中任意时刻的含水率.通过对干燥过程中水分T2分布的分析表明:心材试件在干燥过程中,长弛豫时间自由水(c状态水分)的拟合面积出现了先减小后增大然后再减小的趋势,而边材试件中则不存在这种现象.在北京杨心材试件中含量最多的是弛豫时间为10 ms数量级的水分,而在边材试件中各状态水分含量差异较小,含量最多的是弛豫时间为100 ms数量级的水分.在高温干燥过程中,边材试件内各状态水分百分含量减少的速度快于心材,各试件中自由水的蒸发速度明显快于结合水.
二茂铁基化合物因具有独特的氧化还原、电、光、磁和催化性能,而被广泛研究与应用.电子自旋共振(ESR)技术是观察物质顺磁性最直接的手段,在研究二茂铁基化合物的电子结构、电子转移和分子间相互作用等方面具有独特的优势.ESR技术还具有灵敏度高、样品处理简单、直接检测不破坏样品等优点.该文综述了二茂铁基化合物的ESR研究进展.
J耦合引起的核磁共振(NMR)信号多重裂分的数目和耦合常数反映了磁性原子核之间的化学键数目和空间位置信息,是研究分子结构的重要依据之一.但是当分子中磁性原子核数目增加时,NMR谱图特别是一维核磁共振氢谱(1D 1H NMR)中,J耦合所致的多重裂分造成谱图重叠,严重干扰结构指认和定量分析.利用纯位移(亦称宽带同核去耦)1H NMR谱图可以消除J耦合效应(即将相邻质子间耦合所引起的多重裂分融合成一个单峰),得到与去耦碳谱相似的、只含化学位移信息的谱图.该文首先介绍了三种最受关注的获取纯位移核磁共振氢谱技术——BIRD、ZS和PSYCHE的基本原理,随后综述了纯位移1H NMR谱图的典型应用.