核磁共振波谱(3)

时间:2019-02-10 07:12:00 来源:ty8天游注册 作者:匿名



五,实验技术

1,样品制备

为了获得仅保留分子内部结构信息的高分辨率光谱,通常应使用液体样品。对于固体样品,溶液应在合适的溶剂中制备。溶液的浓度应尽可能厚,以减少测量时间,但不应太厚。当液体样品用于降低分子间相互作用时,谱线变宽并经常用惰性溶剂稀释以提供更好的流动。合适的溶剂应具有小的粘度,良好的溶解性,无化学反应或与样品结合,并且其峰不与样品峰重叠。常用的氘代溶剂是CDCl 3,D 2 O,其次是(CD 3)2 CO,(CD 3)2 SO,C 6 D 6,C 5 D 5 N,CD 30 D等。

为了观察位于高场的甲基,亚甲基和其他基团,应尽可能避免使用丙酮,乙醇,二甲基亚砜等。对于含芳香族质子的样品,应避免使用氯仿和芳香族化合物等溶剂。由于它们的极性,溶剂化,氢键的形成等,不同的溶剂表现出不同的溶剂效应。例如,当使用苯作为溶剂时,各向异性屏蔽现象经常引起高场位移,并且诸如丙酮和二甲基亚砜的溶剂容易形成分子间氢键,导致样品的低场位移。 CF 3 COOH是极性极强的溶剂,易于使含多羟基化合物脱水。

样品溶液不应含有未溶解的固体颗粒,灰尘或顺磁性杂质,否则会导致管线变宽甚至失去其精细结构。为此,在测试之前应对样品进行预过滤以除去杂质。必要时,溶解在样品中的顺磁性氧应该用氮气吹扫。

2,标准参考样品

测量样品的化学位移必须参考参考材料,并且可以根据添加标准参考材料的方法分为外标(准)方法和内标(准)方法。

外标法是在毛细管中安装标准参考材料,将其插入含有待测样品的样品管中,并同轴测量。优点是标准参考峰位置不会因标准品与样品或溶剂之间的分子相互作用而发生偏移。当标准参考与溶剂不相容并且化学位移精度不是关键时,可以使用该方法。缺点是参考物和样品的磁化率不同,应校正化学位移。内标法是直接测量样品中的标准参考。作为内标,它应该是高度化学惰性的,即它不与溶剂和样品分子发生化学反应,但很容易与它们混溶,并且易挥发且易于回收样品,当然还有易于识别的峰。对于氢谱,通常使用四甲基甲硅烷基(CH 3)4 Si(简称TMS)作为内标。它有12个等效质子,只有一个尖锐的单峰,出现在高场中,一般化合物的峰位于其左侧,因此其化学位移艿为零。如果使用其他参考材料,如苯,氯仿,环己烷等,则必须将它们转换为TMS为零的艿值。 TMS具有化学惰性,沸点非常低(27°C)。回收样品时易于通过蒸发除去,因此适合作为标准。在使用D 2 O作为溶剂的样品溶液中,由于TMS不溶于水,可以使用4,4'-二甲基-4磺酸钠((CH。)。Si(CH。)。 - SO.Na,缩写。 )SS)是内部标准。

用于不同物种的标准参考材料是不同的。 TMS用于13C核心和29Si核心,通常由内标法确定。 31P核心用85%磷酸处理,其通常通过外标法测量,即,将其密封在毛细管中并与插入实验管中的样品一起测量。

标准参考物质的量应根据样品的量确定,其峰值应控制在比噪声峰值高几倍的位置,但不应超过被测物体的最高峰值。

3,地图分析

(1)对于合格的NMR光谱的分析,应首先判断图中的参考标准峰,溶剂峰,旋转边带和杂质峰。是否存在杂质峰值取决于峰面积积分值的比率是否存在简单的整数比关系。

(2)根据峰的化学位移值,可粗略地判断它们所属的基团或可能的基团。每个峰中包含的1H原子数的比率由1H光谱积分值确定,并且最初确定每组中包含的1H的数量。您可以从一个特殊的简单峰开始。首先搜索未偶联关系的分离信号(单峰)的基团C-NMR定量光谱的积分值基本上反映了碳原子数。

(3)应仔细分析复杂峰的氢谱。找出多个峰和复数峰中等距峰和耦合常数的关系,找出各组之间的耦合关系。首先考虑在一阶谱中具有简单耦合关系的群,然后分析复杂的耦合系统。(4)当1H积分的总数与已知条件相矛盾时,应考虑分子的内部对称性。另外,可以混合低场质子或诸如OH,NH 2,NH,SH,COOH等的活性氢或杂质。或者是否存在异构体。可以通过使用活性氢峰来加重水并通过化学交换消失(但分子内氢键不会消失)来判断。

(5)已知的化学式,应计算不饱和度,并且已知可存在的环和双键的数目。

(6)对于复杂的光谱或用常规光谱分析,不能确定分子结构,或者出于特殊的研究目的,有必要使用各种相应的简化或特殊的脉冲序列进行进一步的实验,以便在分子内的基团之间找到。相关。这些实验包括:改变溶剂,添加置换试剂,改变磁场强度,改变温度;各种双共振实验(如核自旋解耦,自旋扰动,核Overhauser效应实验;核心具有1H完全解耦,选择性解耦,非共振,各种门控解耦实验;具有特殊一维和多维脉冲序列的实验获得具有特定信息的各种光谱(例如可以确定甲基,亚甲基,次甲基,季碳APT1,DEPT2);确定分子中碳骨架的1D或2D-INADEQUATE(令人难以置信的天然丰度可转换量子转移实验)谱,表明分子中的化学键合基团二维2D-J光谱,二维均匀和异核COZY(相关光谱)相关光谱,二维长程耦合光谱,总相关光谱(总相关光谱仪,TOcsY),和氢检测核多量子(单量子)相干光谱(HMQC3,(HSQC4),多键相关光谱(1Hdetected1aeterontlclear multiple bolld coheience,HMBC)用于空间相关的分子内或分子间组的2D-NOE相进攻(mlclear OverhaI),效应光谱,NOESY)等。(7)积分每个峰组的δ,J和积分值,合理分布每个峰组的氢原子和碳原子,确定每个基团,并从直接耦合和长程耦合关系推断出核心。相应的分子区段或几个结构单元,其重组成一个或几个完整分子。并且从可能的分子结构推导出各组的峰位和峰形,验证了结构式的合理性,消除了不合理的结构式。合理的结构式应正确识别光谱的峰值及其相互关系。必要时,合成推定的化合物,比较光谱并最终确认。

六,核磁共振共脉冲技术(脉冲序列)及其功能

脉冲傅立叶变换(PFT)方法的应用不仅大大提高了灵敏度,而且使低灵敏度13C核磁共振谱的测量成为常规分析。更重要的是,PFT方法可用于设计各种颜色。特殊的脉冲序列,包括一维,二维甚至多维,用于直接了解峰的特定化学基团,同核和异核之间的短程和长程耦合,并识别极为复杂的1H光谱。分子中各组与骨架原子之间的连接,从而获得分子结构,如生物大分子的一级结构;了解分子内和分子间基团的相互作用力,如范德华力,氢键等,进一步了解生物大分子的二级和三级结构;已经开发出包括无定形固体材料和医学核磁共振成像(NMI)方法的固态NMR方法。因此,脉冲技术的应用或脉冲序列的设计在NMR方法的开发中特别重要。这里我们只简要介绍最常用的脉冲序列及其功能。

PFT-NMR的脉冲序列在时间序列图中作为简明方法描述。例如,传统的1H频谱表示如图12.2所示。图中有多个脉冲重复,并且只能绘制一到三个脉冲动作周期。由于射频发送和接收是在观察信道中进行的,但是是分时的,为了简单起见,它们可以被绘制在一起。用于观察的通常RF场称为B1,并且用于同时引入作为辐射解耦的另一RF场称为B2。同时谐振系统的两个核心的技术是双共振方法。如果观察到的核是A,则照射核是X,通常表示为A {X}。双共振的时序图应与观察到的核心和辐照核心的脉冲序列平行绘制。以下是一些常用的重要脉冲序列。(a)双核共振

1.单核自旋解耦(HOM)1H光谱

HOM脉冲序列的时序图如图12.3所示。在发送每个RF脉冲之后由观察信道产生的FID由计算机收集并存储。接收器门和去耦辐射曝光门在存储期间交替打开,即分时。使用的照射频率设定为特定的峰值位置。此时,照射场B2是具有足够小的脉冲间隔的梳状脉冲,并且离散光谱分量的单个频率分量与要去耦的特定峰精确对准,并且其他分量在1H光谱范围之外。 。然后:

对应于照射线的特定过渡由于饱和而消失,并且相关联的耦合线消除了耦合分裂。在结构分析中,它可用于简化映射,找到耦合关系,找到隐藏信号在复杂光谱中的位置,还可消除和抑制样品中的大溶剂峰。当适当调整去耦功率时,它可用于诸如自旋扰动和核间共振的实验。

参考文献:现代仪器分析实验和技术

关键词:核磁共振谱,谱图,光谱,峰形,峰间距,核自旋磁能水平,AOC官方网站,北京世纪奥克

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