化學資訊來源/分析化學搜尋

介紹

各種型別的化學家都需要能夠確定地識別他們製造的、從來源中提取的或以某種方式取樣的物質。在某些情況下，他們正在測試的物質在化學反應中作為中間體存在時間非常短。無論他們試圖確定分子量在數十萬範圍內的生物分子的序列和結構，還是試圖檢測作為十億分之幾存在的微量小分子的存在，分析化學都提供了許多工具和技術來找到答案。分離科學是一個關注領域，無論是色譜法、電泳法、離心法還是其他一些分離方法。

在整個光譜範圍內（紫外/可見光、紅外、微波等）的光譜資料庫和彙編，以及來自更新的光譜技術的資料彙編，都可以用於幫助識別未知物質或確認反應產物。

分析化學家遇到的許多問題需要呼叫許多科學和技術領域來完善可行的技術。這些領域包括工程學、地質學、環境科學、物理學、光學、計算機科學、電子學等。

分析物是指要以某種方式識別、檢測或分離的物質。基質是指分析分析物的樣品或介質。

有時該領域的搜尋涉及尋找特定的資料片段，而有時則需要使用標準方法進行分析，以確保在不同的操作環境中，化學家對相同的樣品獲得相同的結果。這些方法可能涉及取樣技術、樣品製備、分離或純化樣品的方法以及識別純物質或混合物成分的方法。許多這些方法收集在書籍或系列中，其中提煉了來自其他型別化學出版物的最可靠和最準確的技術。有時，分析化學家可能需要建立一個分析物的衍生物，以形成更易揮發或更熱穩定的物質，以便進行分離。該技術在色譜法中尤其重要。

百科全書、詞典、資料彙編和專著

百科全書

除質譜百科全書外，這裡提到的所有百科全書都以印刷版和線上版形式提供，需要購買或訂閱。

10 卷本的分析科學百科全書（第 2 版，2005 年）涵蓋三個廣泛領域

• 技術（例如，點測試、質譜法、色譜法、免疫測定法）
• 應用領域或材料（例如，法醫學、食品分析、陶瓷、製藥）
• 分析物（例如，汞（形態分析）、葡萄糖、核酸、殺蟲劑）

分析化學百科全書最初於 2000 年出版，共 15 卷，涵蓋理論、儀器、應用和技術。它會定期更新線上文章。出現在 2008-2010 年的文章也已出版為 3 卷本補充集，其中包括蛋白質組學、基因組學、成像技術和奈米技術。

10 卷本的分離科學百科全書（2000 年）圍繞三個層級的資訊組織

• 12 類分離技術理論概述（例如，蒸餾、電泳、膜分離）
• 特定技術的詳細理論和技術描述（例如，氣相、液相、超臨界流體和薄層色譜法）
• 技術的具體應用，包括微觀和宏觀、實驗室和工業應用（例如，固相微萃取、手性分離、礦石浮選、水處理的離子交換）

核磁共振百科全書（1996 年 8 卷本，2002 年第 9 卷本）包含 786 篇權威文章，前 200 篇文章涵蓋了這項重要技術的歷史。該百科全書出現在首次成功對凝聚態物質進行核磁共振實驗的 50 年後。它涵蓋了核磁共振的所有方面，第 9 卷涵蓋了前 8 卷出版後的進展。電子版名為磁共振百科全書，並定期更新新的線上文章。

在最近出現的一些更專門的百科全書中，有一部 3 卷本的光譜學和光譜測量百科全書（第 2 版，2010 年）。它涵蓋了理論、方法和應用。雖然文章按傳統百科全書的字母順序排列，但編輯提供了一個按主題分類的單獨目錄

• 原子光譜學
• 電子光譜學
• 光譜學基礎
• 高能光譜學
• 磁共振
• 質譜法
• 空間分辨（和其他結構）方法
• 振動光譜、旋轉光譜和拉曼光譜。

此外，每篇文章都標記為“理論”、“方法和儀器”、“應用”或“歷史概述”文章。

截至 2012 年，預計 10 卷本的質譜百科全書已出版了 7 卷。現有的卷本涵蓋理論和離子化學、生物應用、有機化合物和有機金屬化合物、元素和同位素比率質譜法、電離方法和聯用方法。

詞典

1980 年代出現了一些與分析化學相關的領域的單卷詞典，其中包括

• 光譜學詞典（第 2 版，1982 年）
• 色譜學詞典（第 2 版，1982 年）
• 電化學詞典（第 2 版，1984 年）
• 核磁共振概念詞典（1989 年，修訂於 1992 年）。

分析化學命名法的權威來源是國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）出版的 1997 年（第 3 版）分析命名法彙編（橙皮書）。IUPAC 還維護其網站上的網路版本。

專著

分析化學領域最大的持續專著是Wilson and Wilson's Comprehensive Analytical Chemistry，現在也提供線上版。另一部專著的第二版分析化學專著（1978-）似乎已停滯。1978 年至 1993 年間，第一部分僅出版了 14 卷中的 12 卷。

標準方法、手冊和小冊子

來自 AOAC INTERNATIONAL（前身為官方分析化學家協會）的官方分析方法是尋找工業中測試物質的許多方法的最佳來源。例如，這裡可以找到用於測定蜂蜜中的水分和陶器中的鎘含量的方法。隨著第 18 版（2004 年）的出版，OMA 也以“連續版”的形式線上提供，該版本會在新的和修訂的程式獲准並準備就緒時立即更新。它可以透過分析物、基質、裝置或技術、方法編號和批准機構以及全文關鍵字進行搜尋。以前的印刷版是在A.O.A.C 的官方分析方法的標題變化下出版的，並在各版之間進行年度活頁更新。有一個深入的主題索引。

AOAC 評估化學、微生物學和分子生物學方法，有 2,300 多種方法可供使用。涵蓋的主要主題包括化肥、消毒劑、飼料中的藥物、蒸餾酒、乳製品和著色劑。該作品中發現的一些資訊型別包括

• 儀器和試劑規格
• 提醒使用者注意安全資訊的注意事項
• 方法名稱，包括分析物、基質、使用的方法以及適用的合作組織
• 適用性宣告，包含方法的限制
• 適當的協作研究和後續修訂的參考文獻
• 所有藥物和殺蟲劑的化學名稱和通用名稱
• 適用的 CAS 註冊號。

AOAC 還出版AOAC INTERNATIONAL 雜誌和AOAC INTERNATIONAL 食品和藥品微生物和化學分析實驗室指南，以及相關書籍。

一項更為龐大的工作，即《ASTM 標準年鑑》，每年都會出版，其中包含有關如何測試各種材料的最新資訊。它也適用於某些工業物質的定義，例如燃料油。ASTM 套件的第一卷是索引。其中有專門針對以下領域的章節：

• 第 1 部分：鋼鐵產品
• 第 4 部分：建築
• 第 5 部分：石油產品、潤滑劑和化石燃料
• 第 8 部分：塑膠
• 第 14 部分：通用方法和儀器。

ASTM 標準現已在網上提供，訂閱可以低至每年 25 份。ASTM 還出版了 《ASTM 國際測試實驗室目錄》。

此類專業著作包括《水和廢水檢驗標準方法》和《NIOSH 分析方法手冊》。

一個流行但現已停產的方法系列是 《化學技術》 (1971-1995)。該系列的早期卷以修訂版出版，名為 《化學物理方法》，從 1986 年到 1993 年。其他包含對從事生物分子工作的分析化學家有重要資訊的專業著作包括 12 卷的《酶分析方法》和《酶學方法》，這是一個不斷更新的系列，目前已出版數百卷。後一著作包括處理基本理論、裝置和試劑來源以及 DNA 序列分析方法等方面的卷。現在，《酶學方法》已線上提供，相關期刊《方法》也已出版。

相關手冊的例子有：

• 《分析化學手冊》（第 2 版，2004 年）
• 《化學分析基本表格手冊》（第 3 版，2011 年）
• 《美國藥典/國家處方集》（年度）
• 《試劑化學品》（第 10 版，2005 年）
• 《分析試劑詞典》 (1993)
• 《西格瑪奧德里奇染色劑、染料和指示劑手冊》 (1990).

最後一個作品包括一個紫外吸收指數，其 λ-max 值從 250-795 nm 不斷增加，以及許多染色劑、染料和指示劑在水中的溶解度。

美國環保署 (EPA) 和美國國家職業安全與健康研究所 (NIOSH) 等政府機構釋出了與其監管活動相關的單個和彙編的分析方法。儘管其中許多方法以印刷形式出版，但現在通常都在網上釋出，從而確保其時效性。兩個例子是 EPA 的 《清潔水法分析方法》 網站和 《NIOSH 分析方法手冊》。

大型資料彙編

大型經典印刷資料彙編《貝氏有機化學手冊》和《格氏無機化學與有機金屬化學手冊》包含許多對分析化學家有價值的資料。資料庫訪問使確定數百萬種化合物中是否包含特定分析資料的特定部分變得更容易，並且這兩本手冊的內容現在都包含在 Reaxys 中。類似地，包含 REGISTRY 化合物資料庫（美國化學文摘社）的 SciFinder 資料庫越來越多地提供對實驗資料和計算資料以及光譜的訪問，以及許多有關分析技術的文獻參考文獻。

光譜彙編

光譜分析技術涵蓋了電磁輻射的整個範圍。產生光譜所涉及的輻射型別通常會給出其光譜技術的名稱。

光譜型別及其產生的躍遷

名稱	波長	躍遷
射頻	10-1 - 103 米 (m)	分子旋轉，核磁共振
微波	0.1 - 30 釐米 (cm)	分子旋轉，電子自旋共振/電子順磁共振
紅外	2.5 - 50 微米 (μm)	分子振動
可見光	400 - 800 奈米 (nm)	電子激發（原子）
紫外	200 - 400 nm	電子激發（分子）
X 射線	0.05 - 1 nm	電離
伽馬	< 0.05 nm	核躍遷和衰變

在上面的表格中向下移動，你會發現波長越來越短，導致能量越來越高。因此，給定型別電磁輻射的能量與其波長成反比。

光譜可以描繪為發射或吸收的輻射能量強度與輻射能量的關係圖。能量通常用波長或頻率表示。表示光譜的另一種方法是記錄一系列數字，這些數字測量發射光譜或吸收光譜的峰值。資料庫和參考著作中可能包含光譜資料，其中可能包含一種或兩種方法。

隨著傅立葉變換技術的引入，人們可以找到某些型別光譜的新表現形式。奧德里奇擁有 FT-NMR 和 FT-IR 光譜庫，電子西格瑪奧德里奇化學目錄包含指向許多化合物的譜圖的連結。

另一種光譜技術，不在上面的表格中，是拉曼光譜。該技術使用雷射作為遠紅外-可見光譜區域的輻射源，從而獲得資訊。

光譜學還包括質譜技術，其中儀器測量電離後產生的帶電粒子的分佈，而不是發射或吸收的輻射。氣相離子根據其質量或質量與電荷比 (m/z) 進行分離。因此，質譜儀的高能電子束會導致有機分子電離和碎裂。然後，它根據 m/z 比分離離子混合物，並記錄每個離子碎片的相對丰度。離子丰度與 m/z 的關係圖類似於其他技術產生的光譜。

質譜是 NIST（美國國家標準與技術研究院） 化學 WebBook 中發現的光譜之一。截至 2005 年 6 月，在切換到持續增量更新之前的最後一個版本中，WebBook 包含：

• 超過 16,000 種化合物的紅外光譜
• 超過 15,000 種化合物的質譜
• 超過 1,600 種化合物的紫外/可見光譜
• 超過 5,000 種化合物的振動和電子能級
• 超過 600 種化合物的雙原子分子的常數（光譜資料）。

在質譜法中，與其他型別的光譜描述一樣，研究人員確實需要知道哪些型別的化合物或基團會產生與測量的光譜匹配的峰。大多數集合按化合物名稱或分子式進行索引。 《威立質譜資料登錄檔重要峰值索引》 按 m/z 值列出了登錄檔中第一個、第二個和第三個最豐富的峰，涵蓋了超過 50,000 種化合物。 《威立質譜資料登錄檔》 是市面上最大的質譜集。 2011 年，威立與 eMolecules 合作推出了 ChemGate。此 web 資源（現已不可用）允許按 500,000 種化合物的結構進行搜尋，以查詢 NMR、IR 或質譜。威立將 NMR 光譜預測與 NMR 整合（13C、15N、17O、19F、31P、1H）捆綁在一起，基於演算法預測和機器學習預測（透過對包含的資料庫進行訓練）。

威立碳-13 核磁共振和質譜影像現在包含在與 CAS 註冊檔案條目相關的資料中。註冊檔案還包含來自日本 《有機化合物光譜資料庫》 的紅外吸收光譜。

一個較小的、流行的、包含超過 240,000 個光譜的集合是 《NIST/EPA/NIH 質譜庫帶搜尋程式》，可以透過各種經銷商獲得。

兩家制作了許多標準光譜集的公司是 Bio-Rad 和 西格瑪奧德里奇。Bio-Rad 實驗室包括 Sadtler 光譜套件，這些光譜套件長期以來一直以印刷形式儲存在許多圖書館中。一個經常被忽視的尋找光譜的地方是當地的分析化學實驗室，該實驗室可能在光譜儀上安裝了一些或許多大型圖書館（例如威立登錄檔、NIST、Bio-Rad 等）。其中一些圖書館非常龐大。

Bio-Rad 的 KnowItAll 資訊學系統是一個整合的軟體和資料庫軟體包，它提供諸如資料庫構建、管理、搜尋、分析、預測、結構繪製和報告等工具，所有這些工具都包含在一個使用者介面中。學術機構可以獲得 KnowItAll U 的許可證，該許可證包括一組軟體工具和超過 140 萬個光譜

• 所有 Bio-Rad Sadtler 光譜
  • 超過 330,000 個紅外、核磁共振、拉曼、紫外-可見光和質譜
• 大多數 John Wiley & Sons 光譜
  • 超過 838,000 個紅外、核磁共振和質譜
• 所有 Wolfgang Robien 教授/維也納大學的光譜
  • 281,000 個核磁共振光譜
• KnowItAll 資訊學系統
• KnowItAll AnyWare
  • 一個支援 Web 瀏覽器的客戶端，它獨立於硬體、作業系統和瀏覽器，允許透過 Windows、Macintosh 或 Linux 訪問 KnowItAll U 資料庫集合。

KnowItAll 學術版是供教職工和學生免費使用的軟體包，用於繪製 3D 結構、將光譜匯入報告、解釋光譜譜帶等。

較早的印刷版 Sadtler 紅外和 NMR 光譜集共享一個通用索引，該索引還涵蓋了其他印刷版彙編，例如 Varian 和 JEOL NMR 集。這些集中對 NMR 光譜的引用分別用“V”和“J”表示。

在 Sadtler 字母索引中查詢靛紅，發現：

名稱	稜鏡	光柵	紫外	NMR	C-13
靛紅	2214	304	590	17050	6606

前兩列指的是紅外光譜。索引涵蓋了 60 MHz NMR 和 C-13 NMR 光譜。其他 Sadtler 索引包括：

• 累積化學類別索引
• 累積分子式索引
• 累積分子量索引
• 累積數字索引
• 累積 Spec-Finder 索引。

Nicolet Instruments Corporation（現為 Thermo Scientific）和 Galactic Instruments Corporation 開發了一種按次付費的光譜庫服務。FTIRsearch.com 提供對來自 Thermo Scientific 和 Sigma/Aldrich 庫的約 71,000 個 FTIR 光譜和 16,000 個拉曼光譜的訪問。其他電子光譜集由 Fiveash Data Management 等公司提供。Fiveash Data Management。 SpecInfo 是一個包含超過 660,000 個質子、C-13、MS 和紅外光譜的資料庫，現在可以透過 Wiley 線上圖書館在網路上訪問。同樣可用的還有 Wiley 質譜資料庫，如前所述。可以在 Compound Search 上驗證化合物覆蓋範圍。

SDBS（有機化合物光譜資料庫）是日本國立先進工業科學技術研究所（AIST）的免費網站。它提供對紅外、NMR、MS、拉曼和一些 ESR 光譜的訪問。

ChemSpider 是另一個免費資源。它提供來自數百個來源的超過 2800 萬個化學結構的性質、識別和其他資訊。可能可用的光譜型別包括紅外、質子和 C-13 NMR、電子轟擊、質譜和紫外可見。該資料庫可以透過名稱、結構、CAS 登記號和 SMILES 和 InChI 等識別符號進行搜尋。

有許多關於光譜的參考著作。您可以參考主要學術圖書館（如 亞利桑那大學、斯坦福大學 或 布法羅大學）維護的光譜指南，瞭解資源範圍。

儘管有許多光譜彙編可用，但通常不可能在其中任何一箇中找到所需的光譜。然後，SciFinder（化學文摘）或 Reaxys 等資料庫可能有助於在主要文獻中識別來源。事實上，CAS 登記資料庫現在包含超過 110 萬個屬於 816,000 種物質的實驗光譜。在 2009 年，這包括：

• 超過 408,000 個質子、碳 13 和雜原子 NMR
• 超過 127,000 個質譜
• 近 174,000 個紅外
• 近 3000 個拉曼光譜。

其中一些來自 Wiley，一些來自 BioRad，一些來自 AIST：有機化合物綜合光譜資料庫系統（日本），還有一些是文獻中光譜的參考文獻。

晶體學

劍橋結構資料庫 是世界上最大的晶體結構資料集合，包含超過 500,000 個結構。它涵蓋了從 1923 年開始的有機和有機金屬晶體結構。CSD 包含參考文獻資訊、二維化學連線圖以及透過選擇線上檢視器對分子和晶胞進行的卓越的三維視覺化描繪。

CSD 是 CSD 系統的一部分，該系統包括用於搜尋、結構視覺化、統計分析和資料庫建立的軟體。它還包含有關分子首選形狀和不同分子以及有機官能團之間首選相互作用的資訊。除了藥效團搜尋之外，CSD 還支援二維和三維結構搜尋。藥效團是在分子框架內必需的特定三維功能基團排列，以結合大分子或酶的活性位點。

WebCSD 是 CSD 的網路門戶，它不包含所有 CSD 系統程式。它確實包含對 CSD X-Press 記錄的訪問，這些記錄已自動處理，但尚未經過最終整理。

還提供了一個免費的互動式 教學資料庫，它是專門為教學目的選擇的 500 種化合物的子集。

其他晶體結構資料庫包括 無機晶體結構資料庫（用於無機物）和 CRYSTMET，它包含金屬、合金、金屬間化合物和礦物的晶體學資料。

生物分子序列和結構資料庫

在過去的幾十年中，與解決蛋白質、核酸和其他生物分子的序列和結構相關的努力相關的數碼檔案數量激增。每年，《核酸研究》雜誌在其發表當年的第一期中都會發表一篇 分子生物學家感興趣的資料庫指南。資料庫類別包括：

• 比較基因組學
• 基因表達
• 基因識別和結構
• 遺傳圖譜
• 基因組資料庫
• 分子間相互作用
• 主要序列儲存庫
• 代謝途徑和細胞調節
• 突變資料庫
• 病理學
• 蛋白質資料庫
• 蛋白質序列基序
• 蛋白質組資源
• RNA 序列
• 檢索系統和資料庫結構
• 結構
• 轉基因
• 各種生物醫學內容

蛋白質資料庫 和 GenBank 是兩個最著名的生物分子資料庫。美國國家醫學圖書館提供一項名為 Entrez 的服務，該服務透過網際網路將 Medline 資料庫中的相關參考文獻連結到生物分子序列資料庫。

《分析化學》和其他綜述的專刊

多年來，美國化學學會雜誌《分析化學》在交替年份中發表了專門用於“應用綜述”和“基礎綜述”的專刊。空氣汙染、食品、法醫科學、粒度分析和水分析等應用是前者中的主題，而熱分析、化學感測器、離子選擇性電極可能是後者中發現的主題。這些綜述文章至少發表了 50 年。

另一個主要的綜述期刊是《生化分析方法》。在分析化學領域還有很多其他 綜述期刊。

文摘和索引期刊及資料庫

可以找到針對分析化學的專業 A&I 服務，包括：

• 分析文摘
• 色譜文摘
• 質譜通報（於 2011 年底停刊）

現在可以將幾個 A&I 服務作為線上資料庫進行搜尋。分析文摘（分析 WebBase）由英國皇家化學學會出版，全面涵蓋分析化學的所有方面，包括儀器和應用。《分析文摘》涵蓋了 100 多種出版物，包括製造商的應用說明以及澳大利亞和英國標準，以及新書。

摘要

分析化學涉及對物質的明確鑑定或將混合物中的物質分離。被分析的化學物質是分析物，而發現它的介質是基質。與化學的其他子學科一樣，分析化學的研究也有一些專門的參考工具。一種在化學其他子學科中找不到的特殊工具是光譜資料彙編。另一種針對分析化學家的專門來源是標準方法彙編。

CIIM 連結，用於進一步學習

SIRCh 連結，用於分析化學搜尋

關於此主題的問題集