化合物纯度、溶剂溶解度检测

news2024/9/20 5:51:25

产品检测方法一般有核磁共振氢谱 (HNMR)，液质联用 (LCMS)，高效液相色谱 (HPLC)。我们一般通过核磁共振确定结构式 (产品是否正确) 和大概纯度 (是否含杂质及杂质大概比例)，通过 LCMS 或 HPLC 测定确定产品具体纯度 (产品需要有紫外吸收)。

■ 核磁共振 (NMR)

核磁共振 (Nuclear magnetic resonance)，简称 NMR，是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂 (Zeeman effect)，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。主要用于鉴定分子的结构，样品的纯度。

NMR 常用的溶剂：一些小极性的化合物 (脂肪长链的，脂肪环的) 一般用 chloroform 做溶剂，甾体类的化合物多用氘代吡啶做溶剂。核磁检测常用氘代溶剂有：D2O，氘代丙酮，氘代 DMSO，Chloroform-d ，氘代甲醇，氘代苯，氘代乙腈，氘代吡啶等。我们的产品中一些盐、大极性的化合物可以选用氘代 DMSO，重水，氘代甲醇做溶剂。

核磁共振氢谱 (HNMR)：HNMR 是用来测定分子中 H 原子种类和个数比的。HNMR 中，峰的数量就是 H 的化学环境 (即 H 的种类) 的数量，而峰的相对高度，就是对应的处于某种化学环境中的 H 原子的数量，不同化学环境中的 H，其峰的位置是不同的。例：CH3CH2OH 中，有 3 种 H，则有 3 个峰，强度比为：3:2:1。CH3OCH3 中，只有一种 H，则有 1 个峰。CH2=CH-CH3 中，有三种 H，个数比为：2:1:3。

乙醇 (CH 3 CH 2 OH) 的 HNMR

核磁氢谱谱图解析：

1、产品结构式，分子式及分子量，通过分子式判断 H 原子总数；
2、H 原子化学位移，体现的是 H 原子种类，化学位移单位为 ppm；
3、样品检测用的氘代试剂溶剂峰；
4、氘代试剂中的水峰；
5、不同化学位移情况下 H 原子个数分布，个数总和与结构式中化学式中 H 原子个数 12H 一致，化学位移 11.05 ppm 为活泼 H，积分值可能不足 1；
6、谱图右侧为检测参数，包括仪器信息，检测温度，扫描次数等。

■ LCMS 检测

质谱 (MS) 是用电场和磁场将运动的离子 (带电荷的原子、分子或分子碎片，有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子－分子相互作用产生的离子) 按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出离子准确质量即可确定离子的化合物组成。质谱是纯物质鉴定的最有力工具之一，其中包括相对分子量测定、化学式的确定及结构鉴定等，具有灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点。

质谱一般与高效液相色谱 (HPLC) 或气相色谱 (GC) 联用，对样品组分分离，分别测定各组分的分子量与百分比。与高效液相色谱 (HPLC) 联用，称为 LCMS (Liquid chromatography-mass spectrometry)。
LCMS 谱图分析 (高效液相 HPLC 与质谱 MS 联用)：

1、LCMS 第一/二个曲线图，为检测器 DAD 紫外吸收高效液相 HPLC 图，检测波长一般是 214 nm/254 nm，可作为纯度参考；
2、第三个曲线图，为 MS 信号流，显示 MS 信号强弱，可能因信号噪音出现基线不平现象，不作为纯度参考；
3、第四个曲线图，为提取的含目标产品 MS 信号图，有出峰表示有目标产品，无出峰表示无目标产品；
4、MS 质谱图，MS 信号显示目标分子量 M+1 峰，或 M+Na 峰，以及电离产生的碎片离子峰。

质谱 MS 分析：横坐标是质荷比，即离子的质量和质子所带的电荷之比。纵坐标是离子流的强度，最高峰为基峰。

1、一般 MS 图谱中的分子离子峰的值应为 EM+1 (Exact Mass)，即 [M+H]+，例如醚、酯，胺、酰胺、腈化物、氨基酸酯等；
2、常见的加合离子有 [M+Na]+，[M+K]+，[2M+H]+，[2M+Na]+，[M+H]/2+ 等；
3、加有缓冲溶液或溶剂的体系还可引进 [M+X+H]+，(X=溶剂或缓冲溶液中的阳离子) 如：用碱性体系方法分析时常见的加合离子有 [M+NH4]+ (如碱性体系用的铵盐缓冲溶液)；
4、负离子检测时，一般 MS 图谱中的分子离子峰的值应为 EM-1 (Exact Mass)，即 [M-H]-；加有缓冲溶液或溶剂的体系还可引进 [M+X-H]-，(X=溶剂或缓冲溶液中的阴离子)。

■ 高效液相色谱 HPLC

高效液相色谱法 (High Performance Liquid Chromatography, HPLC) 又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。

根据流动相和固定相相对极性不同，液相色谱分为正相色谱 (NP-HPLC) 和反相色谱 (RP-HPLC)。RP-HPLC，可分离产品与杂质，一般用于纯度测定。NP-HPLC 是采用极性固定相 (如带有二醇基、氨基、和氰基的固定相及硅胶、三氧化二铝等)、非极性流动相 (如正己烷等) 的分离方法。这是一种根据分子的极性大小将其分开的液相色谱技术。我们一般用于手性异构体的纯度测定，如 ee (enantiomeric excess) 值和 de (Diastereomeric excesses) 值，也就是手性 HPLC。手性 HPLC 检测需要对映异构体，消旋体，或非对映异构体进行定位对照检测。

反相 RP-HPLC
一般作为纯度检测：黑色曲线为空白对照，蓝色曲线为样品检测液相图，Rel.Area (相对峰面积) 为纯度。