液体核磁共振波谱（NMR）技术详解

液体核磁共振波谱（NMR）技术详解

液体核磁共振波谱（NMR）是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、材料科学等领域。本文将详细介绍液体核磁共振波谱的相关知识，包括其仪器型号、测试目的、应用场景、测试原理、步骤、样品要求、结果展示以及常见问题解答。

仪器型号及预约信息

• 仪器型号：BRUKER AVANCE 400，BRUKER AVANCEIIIHD500，Bruker Avance NEO 600等；日本电子400M；瓦里安（Varian） VNMRS 600 MHz
• 预约次数：50次
• 服务周期：收到样品后平均2.0-3.0工作日

项目简介

测试目的及应用场景

液体核磁可以对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析，亦可进行定量分析。除了运用在医学成像检查方面，在分析化学和有机分子的结构研究及材料表征中运用最多。

1. 有机化合物结构鉴定

• 一般根据化学位移鉴定基团；
• 由耦合分裂峰数、偶合常数确定基团联结关系；
• 根据各H峰积分面积定出各基团质子比。
• 核磁共振谱可用于化学动力学方面的研究，如分子内旋转，化学交换等，因为它们都影响核外化学环境的状况，从而谱图上都应有所反映。

2. 高分子材料的NMR成像技术

• 核磁共振成像技术已成功地用来探测材料内部的缺陷或损伤，研究挤塑或发泡材料，粘合剂作用，孔状材料中孔径分布等。
• 可以被用来改进加工条件，提高制品的质量。

3. 多组分材料分析

• 材料的组分比较多时，每种组分的 NMR 参数独立存在，研究聚合物之间的相容性，两个聚合物之间的相同性良好时，共混物的驰豫时间应为相同的，但相容性比较差时，则不同，利用固体 NMR 技术测定聚合物共混物的驰豫时间，判定其相容性，了解材料的结构稳定性及性能优异性。

测试原理

在强磁场中，某些元素的原子核和电子能量本身所具有的磁性，被分裂成两个或两个以上量子化的能级。吸收适当频率的电磁辐射，可在所产生的磁诱导能级之间发生跃迁。在磁场中，这种带核磁性的分子或原子核吸收从低能态向高能态跃迁的两个能级差的能量，会产生共振谱，可用于测定分子中某些原子的数目、类型和相对位置。

测试步骤

常规测试步骤如下所示（仅供参考）：

1. 准备样品。核磁管中的样品溶液一般保持一定的高度45厘米，大约500600微升；
2. 将待测样品放入仪器中；
3. 锁场。为了保证磁体所提供的静磁场频率不发生偏移；
4. 调谐。为了实现谐振回路中谐振频率与谱仪发射到探头上的脉冲频率一致，使探头能接受所有的发射功率，从而获得较好的信噪比；
5. 匀场。调节匀场线圈中不同方向的磁场梯度来补偿静磁场的不均匀性，从而获得分辨率和灵敏度都比较满意的测试结果；
6. 采集和处理数据。

样品要求

1. 样品不能含有磁性物质，否则会扭曲磁场，降低分辨率，液体样品尽量用高液小瓶装样
2. 样品溶解性和测试要求

• 样品是否可以很好的溶解是测试的关键。一般小分子样品（分子量小于600）如果测试碳谱需要达到40mg/ml以上的这个溶解量，测试时提供的样品量大于25mg；
• 大分子样品如果测试碳谱需要达到80mg/ml以上的溶解量，测试时提供大于50mg的样品。如果样品量太少，需要提前告知。

结果展示

一般格式及数据处理如下说明（仅供参考，具体以实际测试为准，不同仪器会有差异）：
测试结果给出的是原始数据，用mestrenova软件打开图片中红框的数据即可。

常见问题

1. 为什么要求核磁碳谱测试粉末样品要20mg以上？

• 因为碳的天然丰度低，只有1.11%，测试需要较长的时间，尽可能多的样品量和好的溶解度是保证碳谱质量的关键。

2. 为什么谱图裂分不是很明显，有时候甚至是几个大包？

• 可能的原因有几个，一是样品的溶解度不好，二是样品浓度太大，还有可能是样品本身的缘故。

3. 为什么谱图是斜的，峰位也不对称？

• 这是因为我们用mestrenova软件打开的是原始数据，需要进行相位和基线的调节。

4. 对于挥发性强和流动性的氘代试剂，建议不要自己制样？

• 样品在运输途中易挥发或者泄漏，造成样品损失。

5. 如何根据样品选择磁场高低？

• 一般蛋白类样品和含量低的其他样品可选择 600M核磁，效果更佳；其他类型样品磁场影响不大

6. 如何选择压水峰H谱测试

• ①对样品性质不确定，保险起见，所有样品选择H+压水峰H谱；
• ②同一批样品样品成分变化不大的，可以选择第一个样品测H+压水峰H谱，其他样品分组预约，只测压水峰H谱；
• ③对样品很了解，知晓按照标准参数4.7000可行，那所有样品就可以下单只测压水峰H谱。

7. 液体核磁与固体核磁有什么区别？

• 固体核磁：主要用于难溶物或溶解后结构发生改变的化合物的定性分析。
• 液体核磁：多用于化合物的定性分析。样品只要能溶解在某种溶剂, 建议检测液体核磁。完全不溶的化合物, 或者刻意探讨四级矩相邻关系的化合物, 才考虑使用固体核磁检查。能溶解的样品，最好用液体，更能体现分子结构相关性。
• 试样要求：液态样品和固态样品样品要求不一样，制样也不同;
• 灵敏度：液体高，固体低；
• 谱图分辨率：液体高，固体低；
• 价格：固体核磁价格相对较贵。