很少有技术作为通用的或强大的核磁共振(NMR)谱。1938年首次详细,第一个可识别的仪器建于1940年代中期,核磁共振光谱学成立的主要技术用于获得物理、电子、化学和分子结构的信息。
化学位移的方法操纵原理的核自旋共振频率的样本。75多年后,核磁共振光谱学经常提供详细信息功能组,动态,拓扑结构,三维结构的分子在溶液和固态。一系列的研究和工业领域的应用,例如,医药、农业和食品。
从最初的报纸出现在早期的时候大约30年前,核磁共振也一直被视为一种定量技术。自核磁共振峰面积的数量往往是相对旋转,峰值积分可以用来建立成分定量。
值得注意的是,定量核磁共振(qNMR)不需要校准,建立响应因素——一种化合物的浓度之间的比率被分析和响应的探测器,化合物——像其他分析技术。在最近一段时间,有兴趣的斜坡qNMR作为新一波的分析师,和应用科学家已经意识到这种技术的潜力。本文认为原因并提供特别强调和声进行数据处理,将进一步扩大qNMR的吸引力。
为什么qNMR ?
qNMR可以提供绝对定量和相对定量。的测量目标组件的比率出现在被测样品和有效量的测量被测样品中的目标组件呈现在每种情况下尊重。
绝对定量有一些小说其他分析技术的特点和优势。色谱法识别分子本身的特点,如折射率、吸光度和荧光。因此,在定量分析方面,色析法需要一个标准物质是相同的组件,被量化为基准进行测量的目标分子。此外,在样品测量,保证重现性反应的方法,消除了可变性因素必须部署。最简单的方法之一就是当校准仪器使用相对响应因子和内部标准。
图1所示。色谱法的比较和qNMR工作流。
实际上,一组标准测量和校准曲线是确定哪些样品比较反对。相对,qNMR检测细胞核形成分子。因此,如果有一个质子的分子,一种物质与目标组件不需要基准和校准曲线并不是必要的。
的关键特性qNMR可以概括与4个关键词:
- 多功能性——可以用于几乎所有的有机化合物,可以制成一个解决方案。
- 速度校准曲线qNMR不是必要的。另外,空调不需要执行测量。低分子量化合物,测量几毫克是必要的,但每个测量可以在10 - 15分钟完成。
- 效率——标准物质是相同的目标不需要进行量化分析。物质通常难以定量分析使用色谱法(没有可用标准物质),如新的化合物,可以使用qNMR定量分析。可以使用一个参考物质的定量分析测量目标。
- 可靠性——如果一个合适的协议之后,qNMR可以执行Si可追踪的纯度评估,因此,可以保证结果的可靠性。
优化的核磁共振测量条件
经常用于质子核磁共振测量条件不是最好的定量分析。具体的定量测量时条件需要被进行定量分析。图2展示一个核磁共振光谱的甲酯乙酯与常规标准条件,这意味着默认JEOL核磁共振仪器测量条件。它们使质子光谱的快速收集要求在许多核磁共振实验室。
图2。核磁共振光谱的甲酯乙酯与普通,常规条件。
图3是通过使用量化测量的条件下最大化。比较峰值区域,在图2中,从左边,值是0.92,0.93,1.96,3.0和2.97。结构分析,这可以理解为1到1到2 - 3到3,但很明显,有一个错误的积分值高达8%。这是不能接受的高精度qNMR分析。相比之下,在图3中,面积值和质子数量匹配。误差在1%左右。这将显示使用定量条件的重要性,当测量进行定量分析。
图3。核磁共振光谱的甲酯乙酯使用量化的测量条件优化。
但是定量的条件是什么?
表1显示了一个比较传统的参数为标准条件和定量条件。常规条件下的默认设置是质子JEOL仪器测量。定量条件是建立在日本药典详细的条件1。参数差异会很大,但是有六个具体参数需要考虑。脉冲重复时间和扫描的数量是两个最重要的参数。
表1。典型参数常规和定量测定条件。
| 典型的参数 |
例程 |
定量 |
| 脉冲重复的时间 |
~ 7秒 |
> T1x 7 |
| 脉冲翻转角度 |
45° |
90° |
| 扫描 |
8 |
S / N > 100 |
| 数字分辨率 |
0.5赫兹 |
< 0.25赫兹 |
| 样品旋转 |
在 |
从 |
| 13C解耦 |
从 |
在 |
脉冲重复的时间
作为显示在图4中,脉冲重复时间的长度是一个脉冲辐照的的照射下一个脉冲。这应该是至少七次超过T1(纵向弛豫时间)的定量条件。
图4。脉冲重复时间概述。
磁化行为样例一侧与仪器的脉冲序列被磁化时,脉冲的应用。耐心地等待,使磁化完全恢复应用下一个脉冲之前,确保quantitativeness的信号。因此,脉冲之间的参数设置必须允许足够的延迟保证quantitativeness同时测量。
这个时间设定的指标是T1——时间常数的特征信号。弛豫时间可以通过建立一个反转恢复测量。因此,确定多少时间是必要的脉冲重复一次,图5举例说明了理论信号之间的关系链和重复时间之间的比例和弛豫时间。纵轴表示归一化信号强度,水平轴的比率是重复时间纵向弛豫时间。
图5。脉冲重复时间分析。
它可以指出,信号强度的点变成100%显示为T的倍数1。因此,设置脉冲重复时间7 x T1或更多将意味着信号几乎完全回到原来的状态。因此,为什么这是作为量化的条件决定的。在标准条件下,信号噪声比的首要目标是验证信号尽可能多,这意味着收购条件强调集成效率,因此,目标不同。脉冲重复时间的关键参数,因为它是设置技术提高量化性能。其他参数为最小化集成误差存在峰值区域。没有强制设置其他参数,应该没有问题,如果这些是不同的符合情况。
扫描的数量
定量条件,有必要对信号噪声(S / N)比100或更多。图6展示了信噪比和准确性之间的关系的理论。因此,如果100或更多的S / N,集成错误可以维护一个精度在1%以内。因此,收购一个集成与准确性,改善信噪比必须更高。如果这是不可能的,因为样本数量,明白这将是一个至关重要因素量化误差。因此,设置扫描的数量不是一个具体的数字,相反,它是设定收购目标精度可用的信噪比。
图6。信号强度的影响(S / N),重复精度(SD)的集成。
数据分析的挑战
传统的高通量、自动化NMR分析(无论是定量或结构/动态研究)历来集中在提高吞吐量的数据收集和/或减少表格格式。瓶颈会出现减少的谱域列表域,特别是当考虑系统的高复杂性,至关重要,要求从用户手动干预和指导。
时域分析(即提取振幅、频率、谱线宽度和相位直接从FID)已建议减少过去的数据表。目前,新兴工艺(完成减少振幅频率表2)技术将彻底改变传统的数据处理步骤。然而,重要的是要注意,工艺的适用性qNMR测量不是关于它是优于现有的适当方法JEOL等核磁共振处理软件的实现脉冲核磁共振软件和第三方离线NMR处理软件包。
对于许多分析任务,传统的方法将保持固定。相反,利用直接的光谱电子表格的工艺功能是,它提供了简单的余地,完全自动化,问题的复杂性。
工艺
首先提出作为一个持久的和时间贝叶斯方法定量混合分析,2013年工艺利用贝叶斯统计方法将核磁共振直接时域数据表格域(图7)。这种方法对光谱分析是一个潜在的新范式。与工艺、频域数据(“频谱”)是一个可视化工具表格域,相比传统流程表格域取自频谱由技术熟练的光谱学家。
图7。输出从工艺:数据以表格的形式直接。
事件后,重建模型数据捕获的幅频表的每个组件的一个例子1核磁共振测量番木鳖碱展示在图8所示。重建跟踪(绿色)非常类似于原始的、测量、跟踪(蓝色)——名义上的差异说明残余(布朗)跟踪。
图8。工艺的分析1番木鳖碱的氢。
一个标准的工艺结果的一个例子是在图9中展出。保存工艺线结果列表中可以观察到pdf文件,保存工艺结果或数据可能与三角洲可视化数据板工具。这是理解的关键“振幅”考虑每个频率的总面积报道,峰高。线列表中选择一个值表用鼠标点击,可以显示相关的工艺模型。
用户可以根据需要选择尽可能多的山峰和正常shift-click控件单击选项是尊重。消除所选模型的显示,列表控件单击行线报告取消。
图9。工艺分析JEOL工艺工具软件的屏幕显示一行列表(右面板)重建模型(大板),并弹出菜单框选择数据导出和显示选项。
总结
qNMR是一种快速、可靠、多功能、灵活和强大的分析工具。与最优条件定量分析,qNMR提供了多种优势替代技术。它可以用于分析几乎所有的有机化合物,可以转换成一个解决方案。极其,核磁共振不需要校准,确定反应因素,也不是一个标准物质是相同的目标进行量化分析。此外,没有必要为qNMR制作校准曲线。不需要样本条件执行和测量。低分子量的化合物分析可以执行在10 - 15分钟。合适的协议,qNMR可以用来进行Si可追踪的纯度评估,适合自动化和高通量分析。增强数据处理选项,使用工艺分析复杂混合物,qNMR远的路上找到在未来几年更广泛的应用程序使用。
引用和进一步阅读
- 日本药典,17版,P2519, 2016年
- 振幅频率表——健壮和时间贝叶斯方法定量分析混合物通过核磁共振,粉剂Krish•克里希纳穆尔蒂。的原因。化学、51、821 - 829页(2013)。
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