2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——天然產(chǎn)物的化學(xué)測(cè)量與鑒定考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.在化學(xué)測(cè)量中，用來衡量測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值接近程度的指標(biāo)是（）。A.精密度B.準(zhǔn)確度C.誤差D.靈敏度2.對(duì)于低濃度樣品的定量分析，通常選用哪種方法可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度？（）A.直接測(cè)定法B.標(biāo)準(zhǔn)曲線法C.標(biāo)準(zhǔn)加入法D.內(nèi)標(biāo)法3.紫外-可見分光光度法主要用于天然產(chǎn)物的哪種定性或定量分析？（）A.分子量測(cè)定B.官能團(tuán)鑒定C.色譜分離D.碳-碳鍵鑒定4.在核磁共振氫譜（1HNMR）中，化學(xué)位移主要反映了（）。A.質(zhì)子所處化學(xué)環(huán)境的局部磁環(huán)境不同B.質(zhì)子的數(shù)量C.質(zhì)子的自旋狀態(tài)D.譜圖的復(fù)雜程度5.高效液相色譜法（HPLC）中，使用反相固定相（如C18）分離極性化合物時(shí)，通常采用何種流動(dòng)相？（）A.高極性溶劑（如水）作為主要組分B.低極性溶劑（如乙腈、己烷）作為主要組分C.中等極性溶劑D.非極性溶劑6.氣相色譜法（GC）最適用于分析哪種類型的天然產(chǎn)物？（）A.極性高沸點(diǎn)化合物B.揮發(fā)性或能衍生化為揮發(fā)性的化合物C.熱穩(wěn)定性差的化合物D.大分子化合物7.質(zhì)譜法（MS）在天然產(chǎn)物分析中的主要作用不包括（）。A.確定分子量B.提供結(jié)構(gòu)碎片信息C.進(jìn)行色譜分離D.鑒定官能團(tuán)8.某天然產(chǎn)物分子在紫外區(qū)有強(qiáng)吸收，且最大吸收波長(zhǎng)在254nm，其結(jié)構(gòu)特征最可能包含（）。A.羰基B.羧基C.共軛雙鍵體系D.醛基9.用HPLC對(duì)生物堿進(jìn)行分離，若某生物堿在反相柱上保留時(shí)間過長(zhǎng)，可嘗試采用何種方法縮短其保留時(shí)間？（）A.降低柱溫B.增加流動(dòng)相中極性溶劑的比例C.使用更長(zhǎng)更細(xì)的色譜柱D.使用離子交換固定相10.在進(jìn)行天然產(chǎn)物的化學(xué)測(cè)量時(shí)，選擇分析方法的首要考慮因素是（）。A.儀器價(jià)格B.分析速度C.待測(cè)物的性質(zhì)和分析目的D.實(shí)驗(yàn)室習(xí)慣二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值之差稱為________，其絕對(duì)值的大小表示________，其符號(hào)表示________。2.在分光光度法中，當(dāng)入射光通過均勻的溶液時(shí)，其強(qiáng)度遵循________定律。3.核磁共振碳譜（13CNMR）中，脂肪碳通常出現(xiàn)在________ppm左右，而羰基碳通常出現(xiàn)在________ppm左右。4.在HPLC中，流動(dòng)相的極性越強(qiáng)，對(duì)于反相固定相而言，非極性或弱極性組分的保留時(shí)間通常________。5.質(zhì)譜圖中，基峰（M+）的相對(duì)強(qiáng)度表示分子的________。6.從植物粗提物中分離鑒定某一特定皂苷，通常需要結(jié)合________和________等多種分析技術(shù)的聯(lián)用。7.紫外吸收光譜主要用于鑒定分子中的________，并通過測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)（λmax）和吸光系數(shù)（?max）推斷其________。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述標(biāo)準(zhǔn)加入法適用于定量分析的原理，并說明其適用于哪種類型的樣品測(cè)定。2.簡(jiǎn)述高效液相色譜法（HPLC）與氣相色譜法（GC）在分離原理和適用范圍上的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述核磁共振氫譜（1HNMR）中化學(xué)位移（δ）和自旋-自旋耦合裂分現(xiàn)象對(duì)結(jié)構(gòu)解析的意義。4.簡(jiǎn)述在進(jìn)行天然產(chǎn)物含量測(cè)定時(shí)，選擇定量分析方法（如UV-Vis、HPLC）需要考慮哪些因素？四、論述題（每題10分，共20分）1.詳細(xì)論述如何利用紫外-可見分光光度法、高效液相色譜法（HPLC）和質(zhì)譜法（MS）這三種技術(shù)聯(lián)用，對(duì)一個(gè)未知植物粗提物中的黃酮類化合物進(jìn)行分離、鑒定和定量分析。請(qǐng)說明各技術(shù)的選擇依據(jù)、大致步驟和所需關(guān)注的譜圖信息。2.論述在天然產(chǎn)物化學(xué)研究中，化學(xué)測(cè)量技術(shù)（包括光譜、色譜、質(zhì)譜等）各自扮演的角色及其相互補(bǔ)充的意義。以生物堿為例，說明如何綜合運(yùn)用多種測(cè)量技術(shù)來確證其化學(xué)結(jié)構(gòu)。五、計(jì)算題（共10分）某分析方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）為0.12mg/L，若要求測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于2%，則最少需要稱取多少克樣品進(jìn)行測(cè)定？（假設(shè)樣品中待測(cè)物濃度為1mg/mL，樣品密度約為1.0g/mL，且樣品中待測(cè)物含量均勻）試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.A5.A6.B7.C8.C9.B10.C二、填空題1.誤差，大小，符號(hào)2.比爾-朗伯3.0~50，>1604.縮短5.相對(duì)豐度6.色譜，質(zhì)譜7.共軛體系，共軛程度三、簡(jiǎn)答題1.原理：標(biāo)準(zhǔn)加入法通過向樣品溶液中逐次加入已知量的待測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)溶液，根據(jù)測(cè)得的響應(yīng)值（如吸光度）對(duì)加入量作圖，所得曲線的延長(zhǎng)線與縱軸的交點(diǎn)在負(fù)值區(qū)，其絕對(duì)值即為樣品中待測(cè)物原始濃度對(duì)應(yīng)的響應(yīng)值。此法能有效消除樣品基質(zhì)效應(yīng)（背景干擾）的影響，提高準(zhǔn)確度。適用性：適用于樣品基質(zhì)復(fù)雜、干擾組分對(duì)測(cè)定有顯著影響，且樣品濃度較低的定量分析。2.分離原理區(qū)別：HPLC基于混合物中各組分在固定相和流動(dòng)相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行分離，利用壓力將液體流動(dòng)相攜帶樣品通過色譜柱實(shí)現(xiàn)分離。GC基于混合物中各組分在氣相和固定相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行分離，利用載氣將樣品蒸氣帶入色譜柱實(shí)現(xiàn)分離。適用范圍區(qū)別：GC適用于分析沸點(diǎn)較低（通常<300°C）、揮發(fā)性較強(qiáng)或能通過衍生化轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的化合物，對(duì)熱穩(wěn)定性要求高。HPLC適用于分析沸點(diǎn)較高、熱穩(wěn)定性較差、極性較強(qiáng)或分子量較大的化合物，應(yīng)用范圍更廣。3.化學(xué)位移意義：化學(xué)位移（δ）反映了質(zhì)子所處化學(xué)環(huán)境的局部磁場(chǎng)環(huán)境（受鄰近原子核等的影響）的不同，不同化學(xué)環(huán)境的質(zhì)子在譜圖上出現(xiàn)在不同的化學(xué)位移區(qū)域（ppm值），據(jù)此可以推斷質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境，為推斷分子結(jié)構(gòu)提供重要信息。自旋-自旋耦合裂分意義：當(dāng)相鄰碳上連接著不同數(shù)量的氫原子時(shí)，該質(zhì)子的信號(hào)會(huì)發(fā)生分裂，產(chǎn)生多個(gè)峰（裂分）。裂分的峰數(shù)（n+1規(guī)則）和裂分間距（偶合常數(shù)J）提供了關(guān)于分子中質(zhì)子空間關(guān)系和連接方式的信息，有助于進(jìn)一步確定原子連接順序和立體結(jié)構(gòu)。4.選擇因素：需考慮待測(cè)物的理化性質(zhì)（如極性、揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性、溶解性等）、樣品的復(fù)雜性（基質(zhì)效應(yīng)）、測(cè)定的目的（定性、定量、分離純化）、所需的分析速度、準(zhǔn)確度和靈敏度要求、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器設(shè)備和操作人員的經(jīng)驗(yàn)。四、論述題1.聯(lián)用分析思路：*紫外-可見分光光度法（UV-Vis）：作為初步篩選和定性的手段。通過測(cè)定粗提物的UV-Vis圖譜，觀察是否有特征吸收峰（如黃酮類化合物在UV區(qū)有強(qiáng)吸收，λmax通常在250-400nm）?？梢詼y(cè)定最大吸收波長(zhǎng)（λmax）和估算摩爾吸光系數(shù)（?max），初步判斷黃酮類化合物的存在及其類型?？捎糜诖痔嵛镏悬S酮類化合物的快速、簡(jiǎn)便的定量（比爾-朗伯定律）。*高效液相色譜法（HPLC）：作為分離和純化的核心技術(shù)。選擇合適的色譜柱（如反相C18柱或離子交換柱）和流動(dòng)相（優(yōu)化梯度或等度洗脫），將混合物中的黃酮類化合物與其他組分分離。通過HPLC-UV（檢測(cè)器）或HPLC-DAD（二極管陣列檢測(cè)器）對(duì)分離出的組分進(jìn)行定性和定量分析。可以得到各組分的保留時(shí)間、峰形、紫外吸收光譜信息，為結(jié)構(gòu)鑒定提供依據(jù)。*質(zhì)譜法（MS）：作為結(jié)構(gòu)確證的強(qiáng)有力工具。將HPLC分離出的黃酮類化合物組分進(jìn)行收集，或直接將粗提物/部分純化物進(jìn)行LC-MS分析。利用MS測(cè)定其分子量（準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+或[M+Na]+等），提供分子式信息。通過二級(jí)質(zhì)譜（MS/MS）裂解，獲得結(jié)構(gòu)片段信息，幫助推斷黃酮環(huán)骨架、取代基的種類和位置。若與HPLC聯(lián)用（HPLC-MS），則可以在色譜分離的同時(shí)獲得各組分的分子量和結(jié)構(gòu)信息。*綜合分析：結(jié)合UV-Vis、HPLC和MS的信息進(jìn)行綜合鑒定。例如，根據(jù)UV-Vis光譜特征判斷屬于黃酮醇、黃酮等類型；根據(jù)HPLC保留時(shí)間和UV-DAD光譜推斷具體化合物或同類化合物的存在；根據(jù)MS提供的分子量和碎片信息，結(jié)合NMR等其他數(shù)據(jù)，最終確證結(jié)構(gòu)。2.化學(xué)測(cè)量技術(shù)角色與補(bǔ)充意義：*光譜法（UV-Vis,IR,NMR）：主要提供分子的整體結(jié)構(gòu)信息或局部結(jié)構(gòu)特征。UV-Vis反映共軛體系；IR鑒定官能團(tuán)；NMR（尤其是1H和13CNMR，以及二維譜）是確定分子骨架、取代基位置和連接方式的核心工具。它們主要用于化合物的定性鑒定和結(jié)構(gòu)解析。*色譜法（GC,HPLC）：主要提供分離能力，將復(fù)雜的混合物（如天然產(chǎn)物粗提物）中的各個(gè)組分分離開來。HPLC因適用范圍廣、分離效率高，在天然產(chǎn)物分析中尤為常用。色譜法與光譜法或質(zhì)譜法聯(lián)用，是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合物中目標(biāo)化合物分離、鑒定和定量的關(guān)鍵策略。*質(zhì)譜法（MS）：主要提供分子的分子量信息和結(jié)構(gòu)碎片信息。它不僅能確定分子式，還能通過與色譜聯(lián)用實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合物中化合物的在線分離和結(jié)構(gòu)信息獲?。灰材芘c其他光譜法（如NMR）聯(lián)用，輔助結(jié)構(gòu)解析（如通過與NMR譜圖進(jìn)行比對(duì)或提供無法由NMR獲得的信息）。*相互補(bǔ)充意義（以生物堿為例）：生物堿結(jié)構(gòu)多樣，極性和堿性不同。分析時(shí)，可先用HPLC（如反相或離子交換模式）對(duì)生物堿粗提物進(jìn)行分離，得到部分純化的組分。然后，對(duì)各組分分別進(jìn)行檢測(cè)：*用UV-Vis初步判斷是否含有生物堿（許多生物堿有特征吸收）。*用HPLC-DAD或MS（與HPLC聯(lián)用）確定各組分的保留時(shí)間、UV光譜特征、分子量和可能的碎片信息。*對(duì)有特征的組分，收集樣品或進(jìn)行LC-MS/MS分析，獲得詳細(xì)的碎片信息。*如果需要進(jìn)一步確認(rèn)結(jié)構(gòu)，可以將純化的生物堿進(jìn)行NMR分析（1HNMR,13CNMR,2DNMR），獲得詳細(xì)的核磁信息。*有時(shí)還需要結(jié)合紅外光譜（IR）或元素分析（CHN）等手段。*因此，光譜法、色譜法、質(zhì)譜法等化學(xué)測(cè)量技術(shù)各有側(cè)重，相互補(bǔ)充，聯(lián)用分析是現(xiàn)代天然產(chǎn)物化學(xué)研究中不可或缺的強(qiáng)大武器，能夠更全面、高效、準(zhǔn)確地完成化合物的分離、鑒定和結(jié)構(gòu)確證任務(wù)。五、計(jì)算題解：1.目標(biāo)是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）<2%，即RSD=(s/x)*100%<2%。2.需要求得樣品的最小稱量質(zhì)量（m）。樣品濃度C=1mg/mL，樣品密度ρ≈1.0g/mL。3.測(cè)量體積V=m/ρ=m/1.0g/mL=mmL。4.待測(cè)物總量W=C*V=1mg/mL*mmL=mmg。5.根據(jù)誤差傳遞公式，樣品濃度測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差sx的平方近似為：sx2≈s2+(m?/C)2，其中m?是標(biāo)準(zhǔn)加入量。當(dāng)樣品量m足夠大時(shí)，(m?/C)2項(xiàng)相對(duì)于s2可忽略，此時(shí)sx≈s。6.RSD=(sx/C)*100%≈(s/C)*100%。7.要使RSD<2%，則需滿足(s/C)*100%<2%。8.s=0.12mg/L，C=1mg/mL=1000mg/L。9.(0.12mg/L/1000mg/L)*100%=0.012%。10.0.012%<2%，此條件已滿足，表明稱量樣品量m不是限制因素。11.重新審視：題目要求稱取樣品量m，使得測(cè)量結(jié)果的RSD小于2%。計(jì)算過程顯示，只要樣品量足夠大（遠(yuǎn)大于提取和進(jìn)樣量），基質(zhì)效應(yīng)和進(jìn)樣量變化帶來的相對(duì)誤差通常遠(yuǎn)小于方法本身的精密度（s=0.12mg/L對(duì)應(yīng)的RSD如果按C=1mg/mL計(jì)算，僅為0.012%）。因此，限制RSD<2%的主要因素是方法的絕對(duì)精密度（s=0.12mg/L）。12.結(jié)論：只要樣品量能保證進(jìn)樣量足夠（例如，滿足Cary3000等常見分光光度計(jì)的最低進(jìn)樣要求，通常微升至幾微升），方法的RSD已經(jīng)由s決定為0.012%，遠(yuǎn)小于2%。因此，理論上稱樣量對(duì)RSD的影響不大。但題目可能隱含要求計(jì)算一個(gè)“最小有效”的稱樣量，或者考察對(duì)整個(gè)分析流程誤差的考慮。若必須給出一個(gè)數(shù)值，需考慮實(shí)際操作。假設(shè)需要稱取至少0.1g樣品進(jìn)行提取，以確保提取物濃度和進(jìn)樣體積在合理范圍。答案應(yīng)為：稱取樣品量m應(yīng)足夠大，以保證提取物濃度和進(jìn)樣體積滿足儀器要求。理論上，只要樣品量遠(yuǎn)大于提取和進(jìn)樣所需量，稱樣量對(duì)RSD的影響很小。若按實(shí)際操作考慮，稱取至少0.1g樣品是合理的。但嚴(yán)格基于計(jì)算，方法的RSD已小于2%。（此處根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，若要求嚴(yán)格計(jì)算最小稱樣量，可能存在歧義，但按題目給定的s值，RSD遠(yuǎn)小于2%，說明稱樣量不是瓶頸。）修正計(jì)算思路：可能題目意圖是考察基質(zhì)效應(yīng)影響。設(shè)稱樣量為m，樣品濃度C=mmg/VmL，其中V是提取溶劑體積。若按C=1mg/mL，則m/V=1。測(cè)量時(shí)取V'mL，稱樣量m'=C*V'=V'mg。若用標(biāo)準(zhǔn)加入法，加入量m?mg，最終濃度C'=(m+m?)/(V+V')。若V'遠(yuǎn)小于V，則C'≈(m+m?)/V。響應(yīng)R∝C'=(m+m?)/V。作圖y=R,x=m?，斜率k=V/C(若C=1mg/mL,k=V)。截距b=R-k*m?=(m/V)-k*m?=1-V*m?。要使b最小（即原始濃度m/V最?。?，需V最大，即提取溶劑體積最大。但V過大會(huì)稀釋樣品。此計(jì)算復(fù)雜且與s關(guān)系不直接。更合理的理解是：s=0.12mg/L對(duì)應(yīng)的濃度測(cè)量RSD為0.012%，遠(yuǎn)小于2%，說明精密度很好。稱樣量m主要影響提取效率和成本，只要能保證有效成分溶出即可。若題目要求計(jì)算基于s的最小稱樣量，需假設(shè)一個(gè)目標(biāo)濃度C_target，使得(s/C_target)*100%=2%，即C_target=s/(RSD/100%)=0.12mg/L/(2%/100%)=60mg/L。若樣品原始濃度遠(yuǎn)高于此，則稱樣量不是限制因素。若原始濃度約60mg/L，則稱樣量m=C_target*V=60mg/L*V。需V滿足提取要求。假設(shè)V=50mL，則m=3g。此計(jì)算更符合實(shí)際。（最終答案按此思路修正）最終答案：基于給定精密度s=0.12mg/L，其對(duì)應(yīng)的濃度測(cè)量RSD為0.012%，遠(yuǎn)小于題目要求的2%。因此，稱樣量對(duì)