定量核磁共振(Quantitative Nuclear Magnetic Resonance, QNMR)是通過比較不同的吸收峰強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行定量分析時(shí),對(duì)于確定的質(zhì)子,其積分與其摩爾濃度成正比。常用于粗產(chǎn)物混合物的簡(jiǎn)單定量,快速反應(yīng)產(chǎn)率的測(cè)定和有機(jī)化合物純度的測(cè)試。
1. 相對(duì)定量法 相對(duì)定量方法是QNMR中最簡(jiǎn)單的,通過比較兩種或兩種以上成分特征峰的面積來確定含量,公式如下:Ix、Iy為積分的信號(hào)強(qiáng)度絕對(duì)定量法是以結(jié)構(gòu)和含量已知的化合物為參照,與待測(cè)物制成溶液進(jìn)行測(cè)定,通過比較兩者的信號(hào)積分強(qiáng)度來確定待測(cè)物的含量,公式如下:Px = Ix/Is·Ns/Nx·Mx/Ms·ms/mx× Psmx、ms分別為樣品和標(biāo)樣精密稱取的質(zhì)量;Mx、Ms分別為樣品和標(biāo)樣的相對(duì)分子質(zhì)量;I??、I??為積分的信號(hào)強(qiáng)度;在進(jìn)行計(jì)算之前,需要了解化合物的各組成基團(tuán)上質(zhì)子所產(chǎn)生的化學(xué)位移值,并選擇一個(gè)合適的峰用來純度計(jì)算。1)內(nèi)標(biāo)法 以結(jié)構(gòu)和含量已知的化合物為內(nèi)標(biāo),與待測(cè)物制成混合溶液同時(shí)測(cè)試,通過兩者積分信號(hào)強(qiáng)弱的比值確定待測(cè)物的含量,是目前使用最多的一種方法。如:如:通過以乙酰水楊酸為標(biāo)樣,測(cè)試反式丁烯二酸的含量。 稱取含量99.9%的乙酰水楊酸22.71 mg和未知含量的反式丁烯二酸80.53 mg,混合測(cè)試,其測(cè)試結(jié)果如上圖。① 將標(biāo)樣(乙酰水楊酸)的芳香區(qū)特征峰積分為1;② 反式丁烯二酸的δ在6.6處,積分得10.972;③ 根據(jù)公式Px = Ix/Is·Ns/Nx·Mx/Ms·ms/mx× Ps計(jì)算Px = 10.972/1·1/2·116.07/180.16·22.71/80.53× 99.9%QNMR中常用內(nèi)標(biāo)物有:六甲基三硅氧烷(0.15 ppm);三噁烷(5.10 ppm);吡嗪(8.51 ppm);苯或苯甲酸芐酯,適用于非芳香化合物;馬來酸適用于非鏈烯氫化合物。
內(nèi)標(biāo)物應(yīng)具備的性質(zhì) ② 最好能產(chǎn)生單一的共振峰。在掃描的磁場(chǎng)區(qū)域中,參比共振峰與樣品峰的位置至少有30 Hz間隔;當(dāng)被測(cè)物與參照物無法共存時(shí),通常使用外標(biāo)法。用與毛細(xì)管共軸的特殊核磁管,或者使用2根核磁管分別裝待測(cè)物和參照物,分步測(cè)定。適用于某些化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定或者是有毒物質(zhì)的測(cè)定。將含量已知的系列濃度的化合物依次加入到待測(cè)物溶液中,以峰面積和對(duì)應(yīng)濃度作圖,從得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線外推算出待測(cè)物濃度,此法應(yīng)用較少。1. QNMR的優(yōu)點(diǎn) 2)混合物中雜質(zhì)不需要分離,簡(jiǎn)化了樣品前處理時(shí)間4)測(cè)定迅速、操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好5)不破壞樣品、試樣可回收,更經(jīng)濟(jì)、環(huán)保6)不需自身對(duì)照品即可完成定量測(cè)定7)可同時(shí)測(cè)定混合物中多種成分,應(yīng)用普遍1)所測(cè)化合物的結(jié)構(gòu)必須已知才能確定量,不適用于未知樣品2)無法區(qū)分結(jié)構(gòu)類似物,所以定量峰必須與其它信號(hào)完全分離3)與其他方法相比,該方法的靈敏度較低,不適合痕量組分的含量測(cè)定。從定量核磁計(jì)算公式中可以看出,影響結(jié)果的因素為樣品稱量準(zhǔn)確度和譜圖積分準(zhǔn)確度。因此在操作過程中,為減少誤差,推薦稱量量在10 mg以上;選取氘代試劑完全溶解樣品;設(shè)置采樣參數(shù),將弛豫時(shí)間D1設(shè)為5倍T1以上,信噪比S/N在150以上;在譜圖處理過程中,選擇干擾較少,峰型較好,基線平穩(wěn)的質(zhì)子進(jìn)行積分。
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