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- 技術原理 -
21.Apr.2020

核磁共振-NMR 無氘核磁共振技術 (No-D NMR)

文章-橫幅

無氘核磁共振 (No-D NMR) 是在沒有氘溶劑的情況下對氫譜量測且具有高解析度。這表示任何反應的混合物或試劑溶液均可直接用No-D NMR的技術做量測。在一般NMR測量中,是使用2H氘溶劑訊號用於勻場,但在No-D NMR測量中是使用1H氫溶劑信號做勻場。因此通過不使用氘溶劑No-D NMR測量樣品的情況下收集氫譜圖是一種便捷的方法。

使用液態核磁共振時,在樣品的製備上最重要的就是氘代溶劑。以往在量測樣品時溶劑中的氫也會被偵測到,而通常溶劑的量遠遠大於樣品的量,此時溶劑峰就會掩蓋過樣品峰的訊號。當溶劑中的氫用氘取代後,氘的共振頻率和氫是不一樣的,所以測出氫譜中就不會出現氘的訊號,因此減少了溶劑的干擾。在圖譜中出現的溶劑訊號是氘取代不完全所殘留的氫訊號。另外在量測時也需要用氘峰去進行鎖場。

氘代溶劑的品種不是很多,實驗需要根據樣品的極性去選擇相似的溶劑,才能互溶做實驗。但是化合物有非常多種類,相對就容易發生沒有適合的氘代溶劑可以使用。然而不需要使用氘取代溶劑的無氘核磁共振 (No-D NMR)就成為很重要的技術之一。
 
No-D NMR的優點
➤在化學反應後可以立即對樣品做監測,是分析不穩定化合物的好方法
➤省去費力的樣品製備工作 (樣品純化後再溶於氘代溶劑中)
➤降低每天在NMR測量工作中所使用氘代溶劑的成本
 
No-D NMR的自動化
JEOL的NMR在自動化的設計上讓使用者可以更簡單且方便做No-D NMR的檢測。在NMR軟體Delta上只需要以下5個步驟就可以完成自動No-D NMR測量程式,並且自動調整每個繁瑣複雜的測量參數。

1. 樣品勻場 (Shimming)
2. 量測溶劑訊號 (Detecting solvent signals)
3. 抑制溶劑訊號 (Suppression of solvent signals)
4. 處理FID資料 (Processing FID data)
5. 調整化學位移 (Chemical shift adjustment)

Delta軟體上,在沒有NMR鎖定的情況下無法調整一般1H氫譜測量中的化學位移(圖1a),但是No-D NMR的自動化會自動調整化學位移(圖1b)。其結果與有使用氘代溶劑樣品的光譜是相同的(圖1c)。

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▲圖一. 用JNM-ECZ500R量測5 mg rotenone的氫譜
 
No-D NMR的實驗指令引數
開始進行No-D NMR測量,僅需要簡單設定2個參數(圖2)。
1. 選擇溶劑 (Select solvent)
2. 輸入抑制訊號數 (Input the number of suppression signals)
 
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▲ 圖二. No-D NMR (Delta V5)的操作視窗 


Application of No-D NMR 1: Observation of exchangeable 1H signals

當樣品是具有可交換質子的化合物時,溶解在可交換質子的溶劑 (D2O,CD3OD等)中時,氫原子會被氘取代,而導致無法觀察到目標分子的氨基(圖3上部)。

然而使用No-D NMR的實驗技術,由於化合物在原溶劑下,氨基的質子就不會被氘取代,因此可以觀察到可交換質子 (圖3底部)。
 

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▲ 圖三. 用JNM-ECZ600R測定2.5mg L-Tryptophan的氫譜


Application of No-D NMR 2 : Apply to mixed solvent

由於No-D NMR可以抑制多位點的溶劑訊號,因此對於CH3OH 等多訊號溶劑或是混合溶劑的樣品都是可以應用的。

此外,當溶劑13C satellite 訊號與樣品訊號重迭時,可以將13C去耦合。下圖表示如何通過13C去耦合將樣品訊號與13C satellite訊號區分開。

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