核磁共振技术在化学物质定量分析中的应用

作者简介：祁慧雪（1985-），女，河北石家庄，硕士研究生，联系电话：15286008643，Email: xx.shirly.核磁共振技术在化学物质定量分析中的应用祁慧雪（1.贵州大学精细化工研究开发中心,贵州 贵阳 550025；2.贵州大学精细化工研究开发中心,贵州 贵阳 550025）摘 要：本文从内标法、外标法、相对含量法三个方面简述了核磁共振技术在化学物质定量分析中的应用现状，并且对其应用前景做了总结和展望。 关键词：核磁共振技术；定量分析；内标法中图分类号：O657.61 文章标识码：AThe Application of Nuclear Magnetic Resonance Technology in Quantitative Analysis of ChemicalsQi Hui-xue1,Jin Lin-hong2（1.Center for Research and Development of Fine Chemicals of Guizhou University, Guiyang 550025,China；2. Center for Research and Development of Fine Chemicals of Guizhou University, Guiyang 550025,China）Abstract: The application of nuclear magnetic resonance technology in quantitative analysis of chemical substances is described in this article, in three aspects including method of internal standard, method of external standard and method of relative content. The prospect of this technology is summarized.Key words: nuclear magnetic resonance technology; quantitative analysis; internal standard method随着现代超导高磁场的脉冲Fourier变换核磁共振谱仪的应用，核磁共振定量分析方法的灵敏度、精确度、准确度及分析速度等方面已达到或接近高效液相色谱1的水平。定量核磁共振(quantitative nuclear magnetic resonance，QNMR)技术作为一种日渐成熟的仪器分析方法，目前在化学、生物、食品、农业及军事等领域得到了较广泛的应用。1核磁共振技术定量分析原理化学位移和偶合常数是结构测定的重要参数，共振峰面积或峰高是定量分析的依据，共振峰面积或峰高直接与被测组分的含量成正比。一般只对化合物中指定基团上质子引起的峰面积或峰高与标准物中某一指定基团上质子引起的峰面积或峰高进行比较，即可求出化合物的绝对含量。实验中，在样品中精确加入一定量内标物质。被测物的质量分数u（%）用下式计算： ma为内标精密称重质量（mg），mu为试样精密称重质量（mg），Aa为内标中选定测定峰的峰面积平均值，Au为试样中选定测定峰的峰面积平均值，Ea为内标的质子当量，为内标的相对分子质量/内标测定峰相应基团中的质子数，Eu为试样的质子当量，为试样的相对分子质量/样品测定峰相应基团中的质子数。内标物应能够产生单一易见的共振峰，并且与样品中任何组分不发生相互作用。文献报道用到的内标物有苯、苯甲酸苄酯、马来酸、N,N-2甲基甲酰胺、过氧化苯甲酰、非那西汀、2,4-二硝基甲苯、三氟乙酸钠等。2核磁共振技术在化学物质定量分析中的应用目前NMR定量分析主要在生物医药学领域有较多的应用；在食品科学领域也有一定的应用；在农药残留检测中的应用也有报导。具体应用分类阐述如下。2.1内标法2008年Gregory K.等利用氘代溶剂DMSO-d6中残余的DMSO-d5 代替内标物测定了辣椒素、咖啡因、奎宁类等物质的纯度2；2009年9月沙沂等以非那西汀为内标建立了克拉霉素胶囊的核磁定量分析方法3。2009年11月阎政礼等采用核磁共振分析技术，以邻苯二甲酸氢钾作内标对蜂蜜中葡萄糖、果糖和蔗糖三种主要糖进行了定量分析4；2009年费志平等人采用31P-NMR法对马拉硫磷乳油中马拉硫磷及其有机磷杂质的分析，以重水为溶剂、85的H3PO4为内标，测定了马拉硫磷乳油中马拉硫磷、O,O,S-三甲基二硫代磷酸酯、O,O,O-三甲基硫代磷酸酯、异马拉硫磷及马拉氧磷的含量5。2010年6月杨亮等应用NMR电信号内标法对人体尿液代谢物浓度进行了测定6；2010年7月朱咏梅等以顺丁烯二酸为定量内标，利用核磁共振氢谱法测定盐酸大观霉素的含量7。2.2外标法2009年Eva LoPez-Rituerto等应用1H-NMR定量分析方法，采用标准物质的外标法，研究了西班牙里奥哈红葡萄酒发酵过程中的酒精和苹果乳酸含量的变化，对乙醇、乙酸、苹果乳酸、琥珀酸实现了同时定量，对脯氨酸和精氨酸的相对含量比进行了测定，从而较好的研究了葡萄酒的发酵过程8。2.3相对含量法1996年沈文斌等人运用CLSR法（手性镧系位移试剂法）对非洛地平对映体进行了分离测定，按相对测量法计算各对映体的相对含量9；2001年李敏军利用1H-NMR谱的定量功能,测出了半乳糖脑苷脂、磷脂、胆固醇这3类化合物在混合物体系中的摩尔分数10。3核磁共振定量分析的优势核磁共振定量分析法,由于其操作简便，样品用量少，定性鉴定和定量分析同步完成,其它物质和杂质干扰少，无须分离过程，分析速度和精密度可以接近HPLC法；可以不依赖于被测物的高纯标准品即可进行定量分析；定量分析的困难程度大为降低,只要一般标准品可溶于溶解试样的溶剂之中就可完成定量分析。由于影响峰面积的因素很多，但其标准偏差可实现在1%以内。这种精度已能满足现代药品市场的监管要求。对于确定的原子，其核磁共振信号强度（峰面积和峰高）与产生该信号的原子的数目成正比，而与其化学性质和所处的化学环境无关；应用内标法或相对含量法分析混合物时，不用提供化合物纯品，只要内标物质能够溶于溶解试样的溶剂中即可；对被测样品不造成任何影响。4结语核磁共振定量分析由于影响峰面积的因素很多,因此其相对标准偏差在1%左右, 即为满意结果，这种精度已能满足现代药品市场的监管要求。目前药物核磁共振定量分析在我国已见报道，欧美等国家和地区药典中已经引入了核磁共振定量分析方法，应用核磁共振方法对药物进行定量分析已成趋势。随着科学技术的进步，核磁共振定量分析应用范围得到了扩大，在农药残留中也逐渐得到了应用11。参考文献：1 Maniara G, Rajamoort H K, Rajan S, etal. Method Performance and Validation for Quantitative Analysis by 1H and 31P-NMR Spect Roscopy. Applications to Analytical Standards and Agricultural ChemicalsJ. Anal Chem, 1998, 70: 4921-4928.2 Gregory K. Pierens, Anthony R. Carroll, Rohan A. Davis, Meredith E. Palframan, and Ronald J. Quinn. Determination of Analyte Concentration Using the Residual Solvent Resonance in 1H-NMR SpectroscopyJ. Nat. Prod. 2008, 71: 810-813.3 沙沂,李文,申会恩.克拉霉素胶囊的NMR定量方法研究J.波谱学杂志,2009, 26 (3): 308-318. 4 阎政礼,杨明生,李添宝,冯志明.蜂蜜中葡萄糖、果糖和蔗糖NMR定量分析研究J.食品科学(分析检测),2009,14:253.5 费志平.31P-NMR核磁共振技术在农药分析中的应用研究J.华南农业大学,2009.6 杨亮,茹阁英,唐惠儒,刘朝阳.核磁共振电信号内标法在人体尿液定量分析中的应用J.分析化学研究报告,2010,6.7 朱咏梅,徐景士,袁建军,陈朴青,李金江,王玉.核磁共振法测定盐酸大观霉素含量J.江西师范大学学报(自然科学版),2010,34 (4):387-392.8 EVA LOPEZ-RITUERTO,SUSANA CABREDO, MARTINA LOPEZ, ALBERTO AVENOZA, JESUS H.BUSTO, AND JESUS M. PEREGRINA. A Thorough Study on the Use of Quantitative 1H-NMR in Rioja Red Wine Fermentation ProcessesJ. Agric. Food Chem, 2009, 57: 2112-2118.9 SHEN Wen-bin,WANG Qing-feng, LIAO Hai-ping. Study of NMR methods for stereoisomeric determination of pharmaceuticals IJ.Felodipine. Chin J Pharm Anal, 1996, 16 (4): 230.10 李敏军, 赵辉鹏,杨光,陈群.糖脂制剂主要成分半乳糖脑苷脂的1H-NMR 定量分析J.分析测试学报, 2001, 20 (6): 15-18.11 孙静霞,张正行.NMR在药物定量分析中的应用J.药物分析杂志,2005, 25(1): 117-122.作者简介：祁慧雪（1985-），女，河北石家庄，硕士研究生，研究方向：农药分析与加工，贵州大学精细化工研究开发中心，联系地址：贵州贵阳，花溪区，贵州大学北校区，联系电话：15286008643，Email：xx.shirly. 邮编：550025. （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）