NMR中的实验技术.docVIP

NMR中的实验技术 1）样品准备（比较重要）人们往往把注意力集中在谱仪操作上，而忽视样品准备。作为样品提供者来说所关心的是得到一个信噪比好、分辩力高的谱图。所以，花几分钟把样品准备好，可以节省几小时的谱仪的时间，同样，处理好的纯样品可以得到可靠，准确的结构（分离手段的应用后纯度非常重要）信息。2）溶剂选择选择溶剂首先要考虑溶解性，对高场谱仪来说，能溶解几mg也就足够了，要避免溶剂峰遮盖谱峰，一般氧化试剂的氘化纯度在99.5%到99.99%，以上无论怎样纯总会出现一些未氘化的残留峰和杂质峰，尤其是溶剂中的H2O峰常常大于残留峰，如DMSO-d6，C5D5N等，要熟悉所用的氘化试剂可能出现的杂质峰对解析谱图十分重要图画出了常用氘化试剂的杂质峰。溶解度对观察线宽影响很大，?谱尤为突出，常用NMR溶剂分为粘性（苯，二甲基酰胺、二甲基亚砜、吡啶、甲苯和水）和非粘性溶剂（丙酮、乙晴、氯仿和甲烷等）。最高分辩只能在非粘性溶剂中获得。丙酮常被用做测试分辩率和线型的溶剂。常规NMR应用中，粘度问题不十分重要；含活泼氢溶剂妨碍样品中活泼氢观察，在无活泼氢有机溶剂中观察活泼氢，再用D2O交换确证；如用CDCL3检测2H，加D2O交换。高、低温实验要考虑溶剂的溶点，沸点以及温度与溶解性的依赖关系。常用高温溶剂有DMSO和DMF，常用低温溶剂是（CO3）2CO和（CD2）CL2，含芳香环溶剂，如苯和吡啶会引起化学位移观测值较大改变；最后一点，要考虑氘化试剂的价格，尽量选便宜的溶剂，D2O和CDCL3最便宜，C5D5N、 CD3OD和二氧六环最贵，从NMR观点，最受欢迎的溶剂是CDCL3。3）样品管及样品用量作为一般常观实验，无论是高场谱仪还是一般谱仪对测试样品管要求并不高（做大分子样品等例外），但样品管必需清洗干净、无残留溶剂和杂质，以免影响测试结果。高场仪器对样品溶剂的体积要求很严格，要保证一定的体积主要是考虑样品的匀场和接收信号线形正常，另外，是送样量的要求，分了量在300~1000的样品，用样量5mg左右。测13C谱得加倍量。4）样品的处理要得到高分辩的谱图，溶液中绝不能有悬浮的灰尘和纤维。一般情况下用棉花和滤纸把样品直接过滤到样品管中。测试微量样品时，要带手套处理样品，以防手指上的微量物质溶在溶液中，否则?谱中1.4ppm会出现一个7Hz裂分的双峰，4ppm还有一个四重峰，可能来自丙氨酸或乳酸。三、实验技术与方法的特点和选择作为化学研究人员来说，当得到一个纯的化合物，首先需要知道其化学结构是什么？然后才能研究其它的一些实用价值，除了一些理化数据，IR,UV,MS和NMR是鉴定化合物结构最常用的方法。刚才讲到前几节课中已讲了NMR的解析，原理，这里主要是穿针引线的介绍一下各种NMR实验技术与方法的特点，解决问题和选择方法。一）一维谱图11H -谱1H-谱是结构测定中应用最普遍的方法。根据谱图可提供：化学位移，偶合常数和积分值。从实验上看也很简单只有一个90°脉冲，经FT变换后得谱图。经过多年的集累分析，绝大多数类型的化合物都有1?谱的化学位移，归属数据和有关图谱库可查阅。2、13C-谱以单脉冲检测高频振荡的13C信号，对1H质子全去偶，得到碳谱。优点：a、信息量大，碳原子构成了有机化合物的骨架，掌握有关碳原子的信息在结构鉴定中有重要意义，从这一角度看，碳谱的重要性大于氢谱。例如：六取代苯环、乙烯四取代饱和碳原子的取代等，从氢谱上是不能得到直接信息的。b、分辨力好。常见有机化合物氢谱的δ值很少超过10ppm，而碳谱的变化范围可超过200ppm，由于碳谱的化学位移变化范围比1?谱大十多倍，化合物结构上的细微变化可望在碳谱上得到反映。这是氢谱不能比的。缺点为，灵敏度小。自然界中的碳元素大部分是自旋为零的12C（~98.9%），13C为1.1%，加上旋磁比只是1H的1/4。（核的NMR信号强度? ? ? ? ? 式中Ho是外磁场，γ是旋磁比，N是共振核的数目，I是核自旋量子数，都等于1/2的13C与1H比较。13C总的观测灵敏度只有大约1H的1/6000，通常的实验条件下，若不进行长时间的累加测定13C谱至少需要数十毫克样品。但是随着谱仪的进步，灵敏度提高，用量减少，13C发挥越来越大的作用。? ? 检测13C谱，通常记录的是质子去偶谱，把质子偶合引起的多重线合并为一条线，加上NOE效应可将灵敏度提高一个数量级，但丢失了所有C-H偶合信息，早期采用偏共振技术，利用残余的J偶合确定直接连在碳上质子的数目，即将碳分为-C-，CH，CH2，CH3四类，（门控去偶碳谱），但由于偏共振谱中偶合数分布不均匀，多重线变形和重叠等原因，研究复杂分子是行不通的。另外，为去除NOE效应带来的谱线增高，用反门控实验来检测13C谱、可