現(xiàn)代有機分析課程教學中的數(shù)據(jù)處理

杜俊平 ， 緒連彩 ， 梁新 ， 方少明

(鄭州輕工業(yè)學院 材料與化學工程學院 ， 河南 鄭州450002)

摘要：數(shù)據(jù)處理方法的掌握是現(xiàn)代有機分析課程教學的重要目標之一。針對目前該課程教學中數(shù)據(jù)處理方法的缺失，適時地進行了數(shù)據(jù)處理方法講授。詳細講述了核磁共振數(shù)據(jù)處理軟件NUTS的使用方法，并對紅外和紫外吸收光譜、波譜等的數(shù)據(jù)處理方法進行了講述，提高了學生解決實際問題的能力，收到了良好的效果。

關鍵詞：

中圖分類號：G642.4文獻標識碼：B

收稿日期：2014-10-27

基金項目：鄭州輕工業(yè)學院博士啟動

作者簡介：杜俊平(1981-)，女，博士，副教授，從事研究生有機分析課程教學、有機光電功能材料研究工作，電話：(0371)63556510。

現(xiàn)代有機分析是高等學?；瘜W、應用化學、制藥工程、環(huán)境工程等專業(yè)必修的一門專業(yè)選修課。主要講述核磁共振波譜(NMR)、質(zhì)譜(MS)、紅外吸收光譜(IR)、紫外吸收光譜(UV)等的儀器結構、工作原理、樣品制備與測試和圖譜解析的相關知識。與傳統(tǒng)分析方法相比，現(xiàn)代有機分析方法具有快速、簡便、準確、微量等優(yōu)點，是目前物質(zhì)結構分析首選的方法，廣泛應用于化學、化工、生物、醫(yī)藥、環(huán)境、材料、食品、衛(wèi)生等領域，因而在以化學為基礎的很多專業(yè)占據(jù)非常重要的地位。所以，講授好現(xiàn)代有機分析這門課顯得尤為重要。

現(xiàn)代有機分析課程具有廣泛的適用性及專業(yè)密切結合的特色性。與其它理論課程不同，培養(yǎng)學生應用該課程知識解決相關實際問題的能力應是本課程教學的首要教學目標。通過本課程的學習應達到下列目標：①了解不同分析儀器的基本結構及工作原理；②掌握針對不同分析目的樣品的制備及測試方法；③掌握數(shù)據(jù)處理方法，對測試數(shù)據(jù)進行正確的處理，以得到相關圖譜；④熟練完成各種圖譜的解析，給出樣品的正確結構信息。綜上可知，數(shù)據(jù)處理是現(xiàn)代有機分析技術中必不可少的環(huán)節(jié)，然而目前相關的現(xiàn)代有機分析教材及課程教學中很少提及此內(nèi)容。為此，我們在教學內(nèi)容中，針對不同的分析方法，適當?shù)卮┎辶藢臄?shù)據(jù)處理方法，尤其是針對核磁共振波譜法，詳細講述了數(shù)據(jù)處理軟件NUTS的使用方法，并對其它核磁處理軟件做了簡單介紹；收到了良好的效果，受到了學生的好評。

1核磁共振波譜的數(shù)據(jù)處理

在已經(jīng)了解了核磁共振的基本原理、儀器結構，掌握了核磁譜圖解析的基礎上指出，通過核磁儀器測試，并不能直接給出我們前面所講的核磁共振波譜，而是一個由多個文件構成的文件夾。核磁共振波譜圖需要專業(yè)的軟件對數(shù)據(jù)進行處理才能得到。常用的軟件有NUTS、MestRe-C、Gifa等。NUTS可以處理一維及二維核磁數(shù)據(jù)，其功能包括傅里葉變換、相位校正、差譜、模擬譜、勻場練習等幾乎所有核磁儀器操作軟件的功能，對計算機操作系統(tǒng)要求不高，應用比較廣泛。MestRe-C是處理一維、二維核磁數(shù)據(jù)的免費軟件，功能完善；Gifa可以處理一至三維核磁數(shù)據(jù)，為運行在LINUX操作系統(tǒng)中X-Window上的免費軟件。通過對幾種軟件進行對比，對NUTS軟件進行了詳細地講解，并簡單介紹了另外兩種軟件的使用方法。給出核磁測試結果，讓學生在課堂上運用NUTS軟件對數(shù)據(jù)進行處理，大家共同討論了處理所得核磁譜圖的優(yōu)劣，加深了學生的印象。

插入核磁數(shù)據(jù)處理內(nèi)容有利于學生的理解，而且通過直接給出學生問題的方式，容易引起學生的學習興趣，獲得較好的學習效果。通過核磁數(shù)據(jù)處理軟件的學習，使學生具備了獨自完成從樣品制備到圖譜解析整個核磁測試過程，提高了學生動手解決問題的能力，為學生的進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎。

2紫外和紅外吸收光譜的數(shù)據(jù)處理

由于紫外吸收光譜和紅外吸收光譜數(shù)據(jù)的類似性，既可以保存文本文檔，也可通過相同的軟件進行處理。我們適時地插入了紫外和紅外測試數(shù)據(jù)的處理方法。盡管儀器的操作軟件可以直接查看樣品的紫外吸收光譜和紅外吸收光譜，但是不同規(guī)格儀器的操作軟件大都不相同，譜圖的查看嚴格依賴于儀器的操作軟件，不利于測試結果的共享和展示。因此，將測試結果保存為可以進一步處理的數(shù)據(jù)，并用專業(yè)的軟件對數(shù)據(jù)進行處理，獲得符合要求圖片對論文發(fā)表或結果展示至關重要。在測試過程中，可以將紅外和紫外吸收光譜同時保存為文本文檔，運用作圖軟件Excel或Oringin等作圖軟件對數(shù)據(jù)進行處理，得到符合要求的圖譜。

Excel是個人電腦普及以來用途最廣泛的辦公軟件之一，也是Microsoft Windows平臺下最成功的應用軟件之一。Oringin作圖軟件是公認的簡單易學、操作靈活、功能強大的軟件。除了紫外和紅外吸收光譜圖的制備，這兩種數(shù)據(jù)處理軟件在學生未來的工作中也有著廣泛的應用，是科學作圖的重要基礎和組成部分。通過這兩種數(shù)據(jù)處理軟件的詳細講解，使學生掌握了文本文檔數(shù)據(jù)處理的一般方法，尤其是能夠獨立作出漂亮的紫外和紅外吸收譜圖，更好地完成了現(xiàn)代有機分析的教學任務。

3質(zhì)譜的數(shù)據(jù)處理

質(zhì)譜儀給出的測試結果直接為質(zhì)譜圖，可以通過打印或者保存為圖片的方式保存，無需對數(shù)據(jù)進行進一步處理。

4結論與展望

隨著科學技術的不斷發(fā)展，尤其是各種新的有機分析技術的不斷涌現(xiàn)，對老師和學生都提出了與時俱進的新要求，我們的教材和教學方法也必將隨著時代的需求而不斷更新和變革。在現(xiàn)代有機分析課程中適時地增加數(shù)據(jù)處理方面的內(nèi)容，使學生對現(xiàn)代有機分析方法和技術有一個全面的了解，并通過圖像的完整繪制增強學生的自豪感和榮譽感，提高學生獨立解決實際問題的能力，提高畢業(yè)生就業(yè)的適應性和競爭力，希望能對我們未來現(xiàn)代有機分析的教學工作改革提提供新的思路和方法。