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 当使用NMR检测出现问题时(2)

本文来自Chem-Station日文版 NMRの測定がうまくいかないとき(2) 作者  Gakushi

翻译投稿 炸鸡 校对 Sum

今天来总结下NMR检测出现问题时的处理方法(2)。我们接着上次介绍NMR检测出现问题的应对方法继续介绍。

首先介绍两个使用NMR时的注意事项。

NMR不支持的功能

NMR 操作中允许的功能只有Integration, Peak picking, Baseline correction, Phase correction。不仅不能任意消除某一个信号峰,连消除溶剂的信号峰都不行。

打印图谱的时候的注意点

打印图谱的时候,比如,我们经常只打印化学位移值-0.5 ppm ~ 8.5 ppm这一段的图谱,为的是比较图谱的时候更方便。当然了,像乙醛这样的,乙醛的化学位移值会出现11 ppm左右,这时候要根据化合物对图谱的打印范围做适当的改变。

接下来,介绍常见的实验性失败及其解决方法。

1:当产物的信号峰发生重叠时,耦合常数和信号峰的积分面积无法计算。这时候该怎么办呢?

解决方案:请试试其他的NMR溶剂。可能会出现预期的信号峰。特别当待测样品有不饱和键或为芳香族化合物的时候,使用benzene-d6会得到理想的结果。

2:化合物不溶于CDCl3 怎么办呢?

解决方法:使用不同的氘代试剂,比如benzene-d6、acetone-d6,其中最好优先考虑使用methanol-d4做溶剂。也可以选择DMSO-d6,但因为DMSO-d6不容易挥发,溶解样品后,检测结束后冻干、或者用其他良溶剂分液萃取等除去氘代溶剂回收样品会有点麻烦。

3: 氢谱检测的时候,得到的图谱和文献上的标准图谱不一致。这是为什么呢?

如果得到的图谱和标准图谱差异不是很大,可能是样品溶液的浓度有差别。如果样品溶液浓度太高,溶液分子之间的相互作用会影响信号峰的化学位移值。而且,像胺这类的化合物,很小的pH差别也会使NH周围的原子的化学位移值改变

4:如果像OH或NH那样,样品溶液发生了质子交换,哪怎么判别哪个信号峰对应的是哪个氢原子呢?

在CDCl3的样品溶液中滴加一滴D2O,剧烈摇晃样品溶液几分钟。再次进样观察图谱,如果发生了质子交换,那么相对应的信号峰应该从图谱中消失。同样的方法也可以用于methanol-d4,发生了质子交换的信号峰也会从图谱中消失。

5:尽管已经在高真空中抽了几个小时,图谱上还有残留的乙酸乙酯的信号峰。有什么办法可以解决吗 ?

解决方法:有些化合物,会和溶剂形成缔合物。无论溶剂缔合物有多么少,都不可能最先被去除。而且,如果化合物是油状物,溶剂就更容易残留。作为去除残留溶剂的方法之一,可以通过加入氯仿等溶剂与残留溶剂形成共沸物除去。但是,如果没有把氯仿去除干净,氯仿就会残留进而影响产物的收率。

6:CDCl3的化学位移和芳香族化合物的化学位移相近,这样得不到正确的芳香族化合物的峰积分面积,这样该怎么办呢?

请用acetone-d6做溶剂试试看。或者加入TMS做内标,对峰面积做校准

7:经过TLC和LCMS分离纯化后的化合物,检测出的氢图谱还是很杂乱。这是为什么呢?

确认是不是色谱无法分开的非对应异构体。(一些非对应异构体因为结构、极性差别很小,无法用色谱很好的分开。可以用手性HPLC再度确认下。

如果待测样品是阻转异构体(atropisomer),应该进行NMR的升温实验。特别是二级酰胺类化合物和环烷烃(拥有8-11个碳原子)之类的化合物,这些化合物为阻转异构体的可能性很大。

8:虽然已经很小心了,但是水的信号峰还是很大,真不知道怎么办 ?

对NMR瓶装氘代溶剂来说,如果重复使用可能会被水污染。解决方法就是用干燥剂(Almina, K2CO3, Na2SO4等)干燥CDCl3或者用价格较贵的安瓿瓶装氘代溶剂来测定。还可以向CDCI3中滴入一滴D2O,充分摇匀后再进样检测。

9:图谱上有丙酮的残留信号峰

是因为清洗NMR样品的丙酮残留在了样品管上。可以尝试将其干燥些。对于一次性的NMR样品管可以进行烘箱干燥,吹干后放入120 oC的烘箱里放一天就足够了。对于精确度要求高的检测,核磁管不要用烘箱干燥加热的方法去除溶剂,要用抽真空的方法去除溶剂。

10:信号峰变宽了是为什么 ?

匀场不好,样品不均一(很可能是化合物在溶剂中溶解度太低)的样品,浓度太高的样品等几个原因都会引起信号峰扩大。你需要和技术人员讨论下是其中的哪一个原因。必要的时候还要修理下仪器。

11:crude NMR太“脏”了(所含成分太多)

crude NMR并不只是判断反应是否进行的唯一方法。比如样品里有Byproduct(副产物),样品里有试剂残留,有非对映异构体生成,有DMF这样高沸点的溶剂残留,这些情况下,要用其他的方法(LC-MS之类的)来确认目标物质有没有生成。

12:NMR样品管怎么洗都洗不干净

恐怕每个实验室的清洗方法都不一样吧,这里介绍几个清洗方法。首先就是加入丙酮清洗再用超声波清洗。第二个方法是,用清理管子的细刷子清洗。第三个方法是,用各种溶剂清洗。第四个方法是,加入高沸点的溶剂然后放入100℃水浴加热,再用超声波反复清洗。诸如此类的方法还有很多。一次性的样品管可以不用清洗,如果用的是昂贵的样品管还是用完之后立即清洗吧。

总结

这次的解决方案怎么样呢。如果这篇文章的访问量增加的话,我会继续写同类型的文章的。

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