核磁共振谱进行定量的基础是其与信号强度与磁核的数目成正比,下面介绍几种定量分析的方法。
1.内标法(绝对测量法)
内标法是在样品溶液中直接加入一定量的内标物质,然后比较样品指定基团上的质子引起的共振峰面积与内标物质指定基团上质子引起的共振峰面积。此法需精确称量样品与内标物,样品的绝对重量如下:
式中:Au——样品测得面积;
As——内标物质测量面积;
Nu=(样品相对分子质量)·(产生该共振峰的某基团中质子数)-1
Wu,Ws——分别为样品重量和内标物重量。
若样品的重量为W,则:
内标物能溶于分析溶剂中,不与样品中任何组分相互作用,最好能出现单一的共振峰,在扫描的磁场区域中,参比共振峰与样品峰的位置至少有30Hz的间隔,应有尽可能小的质子当量。
常用的内标物有苯、马来酸、甲酸苄酯等。
2.相对测量法
若无纯品或合适的内标物时,可采用相对测量法。利用比较样品指定基团上的一个质子引起的吸收峰面积(A1/n1)和杂质指定基团上一个质子引起的吸收峰面积(A2/n2)计算样品的相对百分含量。
式中:n1,n2——指定基团的质子数。
此法适用于含有一两种杂质样品的分析。
3.外标法
用该成分的标准品配成一系列不同浓度的标准液,并对各种浓度标准液进行NMR测定,由所测得图谱中某一指定基团上质子引起的峰面积对相对浓度作图,即得标准品的校正曲线。然后在平行条件下,测定样品溶液中该成分指定基团上质子的峰面积,由校正图直接查出样品浓度。(www.xing528.com)
4.峰高或峰位测量法
上述方法不适用于结构相似混合物(如互为异构体)的定量分析,原因是NMR峰分离效果差,其常采用峰高或峰位测量法。
(1)峰高测量法。基于峰高与样品有关核的浓度成正比,所以,各组分间的峰高比只与样品的百分组成有关,而与光谱仪的性能和样品量无关。
(2)峰位测量法。当分析样品中所含两组分存在有可进行质子快速交换的基团时,交换后两组分基团的信号合并,NMR谱上出现一单峰,该峰的化学位移与两组分的摩尔数有线性关系,这样测出混合物的化学位移,即可直接求出两组分的混合比例。
图3-69 乳化剂OP-10的NMR谱
例3.5.7 乳化剂OP-10的NMR谱如图3-69所示,分析分子中氧乙烯基(EO)的数量。
[解析] δ=7处为四重峰,表示苯环为对位取代;积分强度为3.9,δ=0.9处为—CH3信号,δ=1.2处是亚甲基质子信号,两者积分强度为19,氧乙烯中质子的δ=3.6,端羟基质子δ=3.4,其积分强度为21,端基为一个质子,每个氧乙烯基有四个质子,所以EO=5,结构式如下:
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