EPR與自由基捕獲實(shí)驗(yàn)

先說說什么是自旋捕獲吧，EPR 是一種波譜學(xué)儀器，它是檢測未成對電子的一種波譜學(xué)方法，自由基即是 帶有未成對電子的體系。但是既然是儀器，就有其特定的檢測限，這個限一個限在樣品量，另一個就是時間。樣品量的限度不同型號有不同的最低檢測限，Bruker 的通常在 10 的 9 次方量級，基本上可達(dá) nMol 量級吧，但是這個量級是樣品中同一時刻（即檢測時刻）的未成對電子量。而檢測時間，對于掃場實(shí)驗(yàn)來 說，一般是在分鐘量級，即樣品中的未成對電子的壽命起碼要在分鐘量級。

問題就來了，很多氧化性很強(qiáng)的自由基，比如羥基、超氧、碳中心自由基等，它們化學(xué)性質(zhì)都非?；顫姡?所以同一時刻的壽命會非常短，分鐘量級的時間檢測限，根本測不到它們的信號。為了實(shí)現(xiàn)檢測，人們找 到了一種自旋捕獲劑的化學(xué)分子，它們會與這些壽命短的自由基結(jié)合，生成一種壽命較長的自旋加合物 （spin adduct),加合物的壽命通常在 10 分鐘到 2 小時不等。

商用捕獲劑通常有幾種，最常見的是 PBN 和 DMPO，PBN 由于其自旋加合物譜圖沒有特異性，因此多用 來定量，但是其耐高溫，可以接受一定程度的光照。與之對應(yīng)的 DMPO，其譜圖具有很好的特異性，因此 多用來定性和定量，但是 DMPO 不能承受高溫，有個別用戶研究發(fā)現(xiàn)，其 UV 光照也易分解。

這兩種捕獲劑呢都可以從很多商業(yè)平臺購買，但是通常買來的是純的（DMPO 一般在兩千多 1ml 吧），不 純的會便宜很多，但是需要用戶自行再提純一次。

通常一個捕獲劑分子能捕獲一個分子的自由基基團(tuán)，不能重復(fù)利用，因此需要用戶自行對自己體系中可能 產(chǎn)生的自由基量進(jìn)行估計，然后 DMPO 的加入量需要在自由基量的 50-100 倍的濃度（以防漏掉一些自由 基，以及考慮到反應(yīng)效率的問題）。

新購置的 DMPO，用戶可以根據(jù)自己平時需要的濃度進(jìn)行初步的稀釋，稀釋之后平均分成 10 份或 20 份， 然后每一小份進(jìn)行除氧處理，之后密封好放入-20 攝氏度的冰箱中保存。每次實(shí)驗(yàn)使用時，拿出一小份， 一次用完，如果用不完，沒有污染的情況下，可以考慮再次除氧之后密封保存（建議是小份的量可以做到 一次用完，接觸氧之后，容易變質(zhì)，不易再長期保存）。然后先把樣品反應(yīng)物中的一樣處理好，之后加入 DMPO，再然后加入第二反應(yīng)物。即有一個要點(diǎn)：在反應(yīng)開始之前把 DMPO 加入！

至于 DMPO 的濃度，需要根據(jù)不同的反應(yīng)，評估生成自由基的量，再根據(jù)這個量評估 DMPO 需要加入的 量。

加入第二反應(yīng)物之后，盡快取樣，進(jìn)行 EPR 測量！

通常用儀器默認(rèn)的參數(shù)即可測到這些捕獲后的自旋加合物的信號，如果一時測不到，可以考慮二維時間實(shí) 驗(yàn)，等待一段時間，即給體系一些反應(yīng)時間，讓 DMPO 與自由基充分反應(yīng)，累積一定的加合物的量之后再 進(jìn)行 EPR 檢測。當(dāng)然，如果不放心就做二維實(shí)驗(yàn)，一般都不會有太大的問題。

得到初始信號之后，再進(jìn)行 EPR 實(shí)驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化，調(diào)整功率及調(diào)制幅度，達(dá)到最優(yōu)，不過，一般文獻(xiàn)中 DMPO- 羥基都是用 10dB，即 20mW.

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