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有機(jī)合成，尤其是有機(jī)合成方法學(xué)經(jīng)常要計(jì)算核磁產(chǎn)率（NMR yield），這時(shí)就要用到qNMR（定量核磁）。qNMR定量的原理是在測(cè)試樣品中加入準(zhǔn)確定量的內(nèi)標(biāo)物，由于NMR光譜中的信號(hào)強(qiáng)度與負(fù)責(zé)該特定共振的質(zhì)子數(shù)成正比，根據(jù)內(nèi)標(biāo)物的譜峰積分面積和目標(biāo)物的積分面積就可以計(jì)算目標(biāo)產(chǎn)物的含量。 圖1 內(nèi)標(biāo)法qNMR操作流程示意圖 qNMR可以對(duì)粗產(chǎn)物混合物進(jìn)行簡(jiǎn)單的定量，確定反應(yīng)收率以及有機(jī)化合物的純度。理想的內(nèi)標(biāo)應(yīng)該是高純度、便宜、穩(wěn)定、化學(xué)惰性、不揮發(fā)、不吸濕并且可溶于大多數(shù)NMR溶劑的化合物。但是，如果內(nèi)標(biāo)物是非揮發(fā)性的，那么樣品的回收就比較麻煩。為了解決這個(gè)問(wèn)題，近日，拉脫維亞（全球女性最“過(guò)?！钡膰?guó)家，男女比例10:1）有機(jī)合成研究所的化學(xué)家提出了一種新的解決辦法，使用氘代溶劑CDCl3中的殘留溶劑作為內(nèi)標(biāo)，相關(guān)論文在美國(guó)化學(xué)會(huì)旗下J.Org.Chem.發(fā)表。 CDCl3是有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)室中最常用、最便宜的NMR溶劑之一，對(duì)大部分有機(jī)化合物都能溶解，而且方便樣品回收，因此常被用作NMR的首選溶劑。并且如果存儲(chǔ)得當(dāng)，其濃度對(duì)于批料將保持恒定。 圖2 CHCl3溶劑 如果要想用殘留的溶劑信號(hào)作qNMR的內(nèi)標(biāo)，前提是要確定了CDCl 3批次中精確的CHCl3濃度。研究人員首先使用1,3,5-三甲氧基苯（TMB）做內(nèi)標(biāo)測(cè)定了CDCl3中未氘化的CHCl3殘留溶劑的濃度，測(cè)試結(jié)果為16.231±0.138mM。1個(gè)月后重復(fù)測(cè)定為16.144±0.037 mM（標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.23％），證明CHCl3濃度可以保持恒定至少1個(gè)月。 圖3 CDCl3中CHCl3濃度的測(cè)定示意圖 搞清楚CHCl3濃度后，就可以用它進(jìn)行NMR定量測(cè)試了。作者建議通過(guò)稱(chēng)重準(zhǔn)確定量CDCl3。將蓋有樣品的小瓶放在分析天平上，并測(cè)量皮重。向小瓶中添加CDCl 3（?1 mL），立即用螺帽密封小瓶，并通過(guò)分析天平測(cè)量CDCl3的精確重量。搖動(dòng)樣品直至所有分析物溶解。將樣品溶液轉(zhuǎn)移到NMR管中并記錄1 H NMR光譜。將7.26 ppm處的CHCl3信號(hào)和分析物信號(hào)進(jìn)行積分。根據(jù)下面的等式計(jì)算核磁產(chǎn)率。 圖4 使用CDCl3殘留溶劑做內(nèi)標(biāo)測(cè)定核磁產(chǎn)率示意圖 圖5 等式1. c （CHCl3）是計(jì)算出的氯仿質(zhì)子濃度[mM/L]，I (X)是所研究化合物的積分強(qiáng)度，N(x)是所研究化合物的積分質(zhì)子數(shù)，M(x)所研究化合物的分子量。 研究人員使用這種方法確定了9種化合物的重量m（qNMR CHCl3），并與TMB做內(nèi)標(biāo)的qNMR結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明新方法的準(zhǔn)確性與使用TMB作為內(nèi)標(biāo)的傳統(tǒng)方法相當(dāng)。 作者進(jìn)一步將這個(gè)技術(shù)用于了乙烯基砜9合成條件的優(yōu)化篩選，使用CDCl 3 qNMR方法，可以很容易地評(píng)估粗產(chǎn)物和分離出的產(chǎn)物的1H NMR收率和產(chǎn)物9的純度，從而快速確定最佳反應(yīng)條件（entry 4）。 【qNMR分析方法操作步驟】 將反應(yīng)混合物在0℃下攪拌15分鐘。濾出白色沉淀物，濾餅用溶劑（1mL）洗滌，并將濾液減壓蒸發(fā)。向粗產(chǎn)物中，加入約3g精確稱(chēng)量和預(yù)先確定的CHCl3濃度的CDCl3。將樣品溶液轉(zhuǎn)移到NMR管中并記錄1 H NMR光譜。將分析物的選擇信號(hào)進(jìn)行積分。在qNMR條件下測(cè)量1 H NMR后，根據(jù)等式1確定樣品中的產(chǎn)物重量，然后根據(jù)等式2計(jì)算核磁產(chǎn)率。 等式2 作者建議，實(shí)驗(yàn)室可以標(biāo)定一瓶常規(guī)使用的CDCl3，足夠使用一個(gè)月。對(duì)于需要經(jīng)常回收樣品的同學(xué)實(shí)在是再實(shí)用不過(guò)了，有興趣的同學(xué)不妨也試一試。希望這個(gè)巧妙的想法能提高大家的工作效率。。 論文鏈接： https://pubs./doi/full/10.1021/acs.joc.0c02744 |
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