干货丨什么？核磁还能这样用！

2020-08-05 17:35:32 883阅读次数

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核磁作为化合物定性中Z重要的方式之一，主要分为核磁氢谱（1H-NMR）和核磁碳谱（13C-NMR）两种，接下来我们将分享一些关于核磁氢谱的基本原理和应用。

1H-NMR的基本原理主要是：利用特定频率的电磁波，使得具有自旋原子核（氢原子）发生能级跃迁，即发生核共振，产生的磁频率信号经过转换放大在谱图上以峰的形式体现。（原理见图1）从原理上看，接收到的信号是磁频率信号，为方便转换，以基准物质为原点，不同官能团的原子核相对于基准物质的距离，即为化学位移（δ）。一般使用的基准是四甲基硅烷（TMS），规定其化学位移为零。而核磁定性的基本方式就是利用分子中含氢基团的化学位移和谱峰裂分情况，对化合物的分子结构进行判断。

图1 NMR原理图

提到核磁，除了对分子结构进行定性外，我们经常听到的“定量核磁”又是指什么呢？实际上定量核磁（Q-NMR）就是在1H-NMR的基础上，引入“量”的概念，主要利用核磁信号强度与原子数成线性正比的关系，从而用于纯度化合物的含量测定上。和传统的色谱面积归一化法相比，主要通过定量核磁内标对样品中主成分的含量进行定量，从而可以减少相对响应因子、水分、不挥发性杂质及挥发性杂质对纯度定值准确性的干扰。目前ZG药典、美国药典、英国药典、欧洲药典以及日本药局方均将定量核磁共振（QNMR）作为法定标准收载于附录中。

那么定量核磁又是怎样实现定量目的？

定量核磁主要采用内标法，将精密称量的样品和内标混合配制成溶液，通过比较样品特征峰的响应值与内标峰的响应值计算样品的含量。计算公式如下：

式中：

P_x：定量核磁法测定样品质量分数（%）

P_std：内标物的质量分数（%）

I_x：样品在1H-NMR的响应值

I_std：内标物质在1H-NMR的响应值

N_x：样品的原子核数

N_std：内标物的原子核数（二甲基砜的Nstd=6）

M_x：样品摩尔质量

M_std：内标物的摩尔质量

m：样品的称量质量

m_std：内标物的称量质量

想要利用定量核磁法得到准确的结果，除了要对核磁方法进行确认外，内标的选择会对结果的准确性产生很大的影响。而二甲基砜是非常常用的一种定量核磁内标，由于其易溶于常见的氘代溶剂，化学性质稳定，且结构相对简单（结构式见图2），两个甲基所处的化学环境完全一致，在核磁氢谱（1H-NMR）上呈现的是一个单重峰，且有独特的化学位移。因此，二甲基砜作为一种定量核磁内标物，常用于纯度标准物质的定值以及药物基准物质的jue对含量测定，在标准品研究、仪器校准、质量控制以及代谢组学等药学领域诸多方面具有显著优势。

图2 二甲基砜结构式

为此，安谱实验自主研制并推出了国内wei一一款二甲基砜国家有证标准物（CRM），标准物质编号为GBW（E）062544，纯度高达99.9%（证书见图3，证书链接：https://www.ncrm.org.cn/Repository/2dd5b0fb-cc55-4e6d-9396-1d2686646891.pdf），且具有计量学上有效溯源性，可满足实验室日常仪器校准、标准物质定值、样品质量控制及期间核查等多个用途。

所以，在实验中，核磁共振不仅可以定性，也可以定量。定量核磁可以达到定性和定量的双重作用。