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本论文由两部分构成：
第一部分(第一至第三章)构建二维光谱的新方法。
二维光谱是Noda于1986年提出的，建立在对红外信号时间分辨检测基础上用于判断和研究分子间或分子内不同官能团间相互作用的方法。对于传统的一维光谱而言，二维光谱的特点在于能有效提高谱图分辨率，分辨重叠谱峰和判断分子间的相互作用等等。但是由于二维光谱理论本身的原因，在不存在相互作用的体系中，由于偶然同步效应导致假交叉峰的出现。我们试图建立一种能避免假交叉峰出现的方法用于构建二维光谱。我们建立一个简单的模型，选择浓度为扰动以比尔-朗伯定律为基础进行数学推导，发现二维同步相关光谱强度与物质的起始浓度密切相关。只有在物质的起始浓度满足特定的条件(正交浓度序列)时，二维同步相关光谱中才能避免假交叉峰的出现而只反映物质间的相互作用。我们选择NdCl3/PrCl3-H2O体系对上述结论进行了验证，并以此方法构建二维光谱研究了若干代表体系中的分子间(弱)相互作用，并成功的观测到了偶极-偶极、偶极-π等相互作用。
第二部分(第四章)喹诺酮类化合物谱学性质的研究。
我们利用一维及二维核磁共振波谱技术对氧氟沙星及其甲基化产物在强酸、强碱溶液中的NMR特性进行表征，并附以碳氟偶合常数对其所有H、C原子进行详细指认，对其中哌嗪环，噁嗪环等复杂偶合系统进行了破解和指认。发现了氧氟沙星分子中存在C-H…O弱氢键的有效证据。
此外我们还研究了氧氟沙星分子在pH1-pH14不同区间的荧光激发和发射光谱。发现其在酸性及中性溶液中发出较强荧光，而碱性溶液中发生荧光淬灭。变温核磁实验证明氧氟沙星哌嗪环确实存在某种化学交换，而酸度对交换的速率产生很大的影响。我们提出这种交换是由N原子孤对电子的瓦尔登转换引起的。酸性溶液中，相关N原子质子化而导致转换速率极为缓慢；碱性溶液中，转换速率大大加快，消耗了能量，从而导致分子荧光的淬灭。相关的量子化学计算和对照物质的合成进一步验证了上述机理。