NMR 无氘核磁共振技术 (No-D NMR)
无氘核磁共振 (No-D NMR) 是在没有氘溶剂的情况下对氢谱量测且具有高分辨率。这表示任何反应的混合物或试剂溶液均可直接用No-D NMR的技术做量测。在一般NMR测量中,是使用2H氘溶剂讯号用于匀场,但在No-D NMR测量中是使用1H氢溶剂信号做匀场。因此通过不使用氘溶剂No-D NMR测量样品的情况下收集氢谱图是一种便捷的方法。
使用液态核磁共振时,在样品的制备上重要的就是氘代溶剂。以往在量测样品时溶剂中的氢也会被侦测到,而通常溶剂的量远远大于样品的量,此时溶剂峰就会掩盖过样品峰的讯号。当溶剂中的氢用氘取代后,氘的共振频率和氢是不一样的,所以测出氢谱中就不会出现氘的讯号,因此减少了溶剂的干扰。在图谱中出现的溶剂讯号是氘取代不完全所残留的氢讯号。另外在量测时也需要用氘峰去进行锁场。
氘代溶剂的品种不是很多,实验需要根据样品的极性去选择相似的溶剂,才能互溶做实验。但是化合物有非常多种类,相对就容易发生没有适合的氘代溶剂可以使用。然而不需要使用氘取代溶剂的无氘核磁共振 (No-D NMR)就成为很重要的技术之一。
No-D NMR的优点 |
➤省去费力的样品制备工作 (样品纯化后再溶于氘代溶剂中)
➤降低每天在NMR测量工作中所使用氘代溶剂的成本
No-D NMR的自动化 |
JEOL的NMR在自动化的设计上让使用者可以更简单且方便做No-D NMR的检测。在NMR软件Delta上只需要以下5个步骤就可以完成自动No-D NMR测量程序,并且自动调整每个繁琐复杂的测量参数。
1. 样品匀场 (Shimming)
2. 量测溶剂讯号 (Detecting solvent signals)
3. 抑制溶剂讯号 (Suppression of solvent signals)
4. 处理FID数据 (Processing FID data)
5. 调整化学位移 (Chemical shift adjustment)
Delta软件上,在没有NMR锁定的情况下无法调整一般1H氢谱测量中的化学位移(图1a),但是No-D NMR的自动化会自动调整化学位移(图1b)。其结果与有使用氘代溶剂样品的光谱是相同的(图1c)。
▲图一. 用JNM-ECZ500R量测5 mg rotenone的氢谱
开始进行No-D NMR测量,仅需要简单设定2个参数(图2)。
1. 选择溶剂 (Select solvent)
2. 输入抑制讯号数 (Input the number of suppression signals)
▲ 图二. No-D NMR (Delta V5)的操作窗口
Application of No-D NMR 2 : Apply to mixed solvent
由于No-D NMR可以抑制多位点的溶剂讯号,因此对于CH3OH 等多讯号溶剂或是混合溶剂的样品都是可以应用的。
此外,当溶剂13C satellite 讯号与样品讯号重迭时,可以将13C去耦合。下图表示如何通过13C去耦合将样品讯号与13C satellite讯号区分开。
1. 样品匀场 (Shimming)
2. 量测溶剂讯号 (Detecting solvent signals)
3. 抑制溶剂讯号 (Suppression of solvent signals)
4. 处理FID数据 (Processing FID data)
5. 调整化学位移 (Chemical shift adjustment)
Delta软件上,在没有NMR锁定的情况下无法调整一般1H氢谱测量中的化学位移(图1a),但是No-D NMR的自动化会自动调整化学位移(图1b)。其结果与有使用氘代溶剂样品的光谱是相同的(图1c)。
▲图一. 用JNM-ECZ500R量测5 mg rotenone的氢谱
No-D NMR的实验操作参数 |
1. 选择溶剂 (Select solvent)
2. 输入抑制讯号数 (Input the number of suppression signals)
▲ 图二. No-D NMR (Delta V5)的操作窗口
Application of No-D NMR 1: Observation of exchangeable 1H signals
当样品是具有可交换质子的化合物时,溶解在可交换质子的溶剂 (D2O,CD3OD等)中时,氢原子会被氘取代,而导致无法观察到目标分子的氨基(图3上部)。
然而使用No-D NMR的实验技术,由于化合物在原溶剂下,氨基的质子就不会被氘取代,因此可以观察到可交换质子 (图3底部)。
▲ 图三. 用JNM-ECZ600R测定2.5mg L-Tryptophan的氢谱
Application of No-D NMR 2 : Apply to mixed solvent
由于No-D NMR可以抑制多位点的溶剂讯号,因此对于CH3OH 等多讯号溶剂或是混合溶剂的样品都是可以应用的。
此外,当溶剂13C satellite 讯号与样品讯号重迭时,可以将13C去耦合。下图表示如何通过13C去耦合将样品讯号与13C satellite讯号区分开。
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