核磁竟然還能這樣用！

核磁作為化合物定性中最重要的方式之一，主要分為核磁氫譜（1H-NMR）和核磁碳譜（13C-NMR）兩種，接下來(lái)我們將分享一些關(guān)于核磁氫譜的基本原理和應(yīng)用。

1H-NMR的基本原理主要是：利用特定頻率的電磁波，使得具有自旋原子核（氫原子）發(fā)生能級(jí)躍遷，即發(fā)生核共振，產(chǎn)生的磁頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換放大在譜圖上以峰的形式體現(xiàn)。（原理見(jiàn)圖1）從原理上看，接收到的信號(hào)是磁頻率信號(hào)，為方便轉(zhuǎn)換，以基準(zhǔn)物質(zhì)為原點(diǎn)，不同官能團(tuán)的原子核相對(duì)于基準(zhǔn)物質(zhì)的距離，即為化學(xué)位移（δ）。一般使用的基準(zhǔn)是四甲基硅烷（TMS），規(guī)定其化學(xué)位移為零。而核磁定性的基本方式就是利用分子中含氫基團(tuán)的化學(xué)位移和譜峰裂分情況，對(duì)化合物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷。

圖1 NMR原理圖

提到核磁，除了對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性外，我們經(jīng)常聽(tīng)到的“定量核磁”又是指什么呢？實(shí)際上定量核磁（Q-NMR）就是在1H-NMR的基礎(chǔ)上，引入“量”的概念，主要利用核磁信號(hào)強(qiáng)度與原子數(shù)成線性正比的關(guān)系，從而用于純度化合物的含量測(cè)定上。和傳統(tǒng)的色譜面積歸一化法相比，主要通過(guò)定量核磁內(nèi)標(biāo)對(duì)樣品中主成分的含量進(jìn)行定量，從而可以減少相對(duì)響應(yīng)因子、水分、不揮發(fā)性雜質(zhì)及揮發(fā)性雜質(zhì)對(duì)純度定值準(zhǔn)確性的干擾。目前中國(guó)藥典、美國(guó)藥典、英國(guó)藥典、歐洲藥典以及日本藥局方均將定量核磁共振（QNMR）作為法定標(biāo)準(zhǔn)收載于附錄中。

那么定量核磁又是怎樣實(shí)現(xiàn)定量目的？

定量核磁主要采用內(nèi)標(biāo)法，將精密稱量的樣品和內(nèi)標(biāo)混合配制成溶液，通過(guò)比較樣品特征峰的響應(yīng)值與內(nèi)標(biāo)峰的響應(yīng)值計(jì)算樣品的含量。計(jì)算公式如下：

式中：

Px：定量核磁法測(cè)定樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）

Pstd：內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）

Ix：樣品在1H-NMR的響應(yīng)值

Istd：內(nèi)標(biāo)物質(zhì)在1H-NMR的響應(yīng)值

Nx：樣品的原子核數(shù)

Nstd：內(nèi)標(biāo)物的原子核數(shù)（二甲基砜的Nstd=6）

Mx：樣品摩爾質(zhì)量

Mstd：內(nèi)標(biāo)物的摩爾質(zhì)量

m：樣品的稱量質(zhì)量

mstd：內(nèi)標(biāo)物的稱量質(zhì)量

想要利用定量核磁法得到準(zhǔn)確的結(jié)果，除了要對(duì)核磁方法進(jìn)行確認(rèn)外，內(nèi)標(biāo)的選擇會(huì)對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的影響。而二甲基砜是非常常用的一種定量核磁內(nèi)標(biāo)，由于其易溶于常見(jiàn)的氘代溶劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單（結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2），兩個(gè)甲基所處的化學(xué)環(huán)境完全一致，在核磁氫譜（1H-NMR）上呈現(xiàn)的是一個(gè)單重峰，且有獨(dú)特的化學(xué)位移。因此，二甲基砜作為一種定量核磁內(nèi)標(biāo)物，常用于純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值以及藥物基準(zhǔn)物質(zhì)的jue對(duì)含量測(cè)定，在標(biāo)準(zhǔn)品研究、儀器校準(zhǔn)、質(zhì)量控制以及代謝組學(xué)等藥學(xué)領(lǐng)域諸多方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

圖2 二甲基砜結(jié)構(gòu)式