^(13)C固体核磁共振法测定CH_4-THF二元水合物的微观结构特征

认识天然气水合物的微观结构特征对于研究其形成机理和储运技术具有重要的意义。为此,采用^(13)C固体核磁共振(SSNMR)技术分析了四氢呋喃(THF)水合物和CH_4—THF二元水合物的笼型结构特征,确定了后者的结构类型和客体分子分布特征,并获得了后者客体分子的笼占有率和水合指数。实验结果表明:①纯THF水合物的2个共振谱峰的化学位移分别为668.3和δ26.1,其THF分子填充在Ⅱ型水合物大笼(5^(12)6~4)中;②CH_4—THF二元水合物和纯THF水合物一样,同为Ⅱ型结构,其THF分子仅填充在大笼(5^(12)6~4)中,笼占有率为0.994 8,而CH_4分子仅占据小笼(5^(12)),笼占有率较低,仅为0.482 5;③由于CH_4分子填充率较低,二元水合物的水合指数为8.67,明显大干理想值(5.67),水合物储气量较小;④CH_4—THF二元水合物中客体分子笼占有率的大小与水合物的生成条件(温度、压力)及制备方法(反应状态、时间等)有关,改变水合物的形成条件,在一定程度上可以调节笼型水合物客体分子的笼占有率,从而提高水合物的储气密度。

固体^(13)C核磁共振技术在食品科学研究中的应用

固体13C核磁共振技术是一种无损、高效的检测技术,在食品科学中有广泛的潜在应用。本文在查阅近5年重要文献的基础上,对固体^(13)C核磁共振技术基本原理及其在食品科学研究中的重要应用进行了综述。固体^(13)C核磁共振技术在食品科学研究中的应用主要包括食品成分分子结构解析、食品品质评价及功能特性测试。最后探讨了该技术应用于食品科学研究的发展前景及存在的主要问题,以期为推动该技术在我国的研究提供文献参考。

应用^(13)C核磁共振波谱分析吐哈盆地干酪根结构变化

吐哈盆地是中国较大的煤系含油气盆地之一,成烃母质大多处于低成熟阶段。为研究油气形成过程中干酪根大分子结构的变化,对盆地侏罗系八道湾组的煤与碳质泥岩干酪根,进行了热解实验,借助于13C核磁共振波谱分析,研究了不同成熟度下干酪根结构的特征与变化。结果表明,随热演化程度的增加,煤与碳质泥岩干酪根中的脂肪族类明显降低、氧接芳碳脱落、芳香结构轻微缩合,在低成熟演化阶段表现尤为明显。脂肪链中亚甲基次甲基含量大于甲基含量,是吐哈盆地轻质低成熟油储量多于低成熟气的主要原因。

平顶山矿区构造煤傅里叶红外光谱和^(13)C核磁共振研究

利用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振(13C NMR)技术对平顶山矿区不同变形程度构造煤和原生结构煤的分子结构差异进行了分析。红外光谱分析表明,构造煤的生烃潜能('A')和脂肪链长及支链化程度(B)均小于原生结构煤,芳脂比(I)大于原生结构煤,缩合度(DOC)变化不明显;随变形程度的增加,构造煤生烃潜能('A')逐渐减小,缩合度(DOC)逐渐增加。核磁共振分析结果显示,官能团对煤中芳碳率和脂碳率的变化有一定贡献,芳碳区存在显著差异的主控因素为带质子芳碳和桥接芳碳(fH,Ba),脂碳区中的主要影响因素是亚甲基碳(fb2);随变形程度的增加,构造煤中亚甲基碳(fb2)逐渐减小,带质子芳碳和桥接芳碳(fH,Ba)逐渐增加。通过对构造煤化学结构的傅里叶红外光谱和核磁共振分析,进一步揭示了构造煤在煤与瓦斯突出中的作用。

X射线光电子能谱与^(13)C核磁共振在生物质碳表征中的应用

近年来,生物质碳(biochar)作为新型吸附剂被广泛研究。但由于制备biochar的生物质原料和热解温度的不同,使biochar的结构和组成存在差异,从而影响其对污染物的吸附。目前关于biochar的结构和组成的研究还不够全面。因此,结合了能谱与光谱分析的手段,对biochar的结构和组成进行了深入的分析。选取木质类(柳树枝条)和草类(水稻秸秆)作为原料,分别在不同热解温度(300,450和600℃)下制得biochars,并对biochars样品进行元素分析、X射线光电子能谱分析(XPS)和固态13 C核磁共振(13 C NMR)研究,以阐明不同热解温度和生物质来源的biochars的结构和组成。结果显示:biochar的H/C,O/C和(O+N)/C的比值随着热解温度的升高而降低;草类biochar比木质类biochar具有更高的灰分含量和表面极性;木质类biochar的矿物主要分布在样品颗粒内部,其表面被有机质覆盖,而草类biochar部分矿物暴露在样品颗粒表面;13 C NMR显示低温制得的biochar主要由芳香碳、脂肪碳、羧基和羰基碳组成,高温制得的biochar主要由芳香碳组成,且低温制得biochars中,木质类biochars比草类biochars含有更高的木质素的残留碳结构,这是由于木质类biochars原材料中含有更高的木质素。

柴达木盆地北缘侏罗系烃源岩干酪根^(13)C核磁共振研究

柴达木盆地北缘是柴达木盆地三大油气区之一 ,其源岩为早、中侏罗世煤系地层。烃源岩有机质类型以Ⅲ1型和Ⅱ型干酪根为主 ,Ⅰ2 型干酪根仅在局部地区有分布。通过对柴达木盆地北缘侏罗系烃源岩中不同类型干酪根的13 C核磁共振研究 ,指出了研究区Ⅰ2 、Ⅱ、Ⅲ1型干酪根的化学结构特征以及化学结构中“芳构碳”、“油潜力碳”与“气潜力碳”的相对含量 ,据此从定量分析的角度对不同类型干酪根的生油气贡献作了评价。Ⅰ2 、Ⅱ、Ⅲ1型干酪根的生烃能力依次减弱 ,对生油的贡献也依次减弱 ,且生成油气的比例不同 ,Ⅰ2 、Ⅱ型干酪根以生油为主 ,Ⅲ1型干酪根则以生气为主。

脲醛树脂胶粘剂^(13)C核磁共振分析

采用常规化学分析和13C核磁共振相结合的方法,分析研究了脲醛树脂胶粘剂性能与结构的关系。结果表明:在摩尔配比F:U=1.2:1时,粘度越高,游离尿素的含量越低,羟甲基的含量越低,游离甲醛含量降低; 树脂产品的粘度低,聚合度也低,羟甲基的含量偏高,粘接性能下降,同时游离甲醛含量上升,而适量苯酚的添加可改善树脂结构,是一种优化树脂的途径。当增大摩尔配比到F:U=1.4:1时,尿素含量下降,游离甲醛含量上升。因此,摩尔配比的选择在很大程度上影响脲醛树脂的性能。

两个特殊骨架的C_(20)-二萜生物碱的全部~1H(^(13)C)核磁共振信号指定

两个具有特殊骨架的C_(20)-二萜生物碱北乌灵(kusnezoline)和峨翠灵(omeieline)分别分自中国特产毛茛科植物北草乌(Aconitum kusnezoffii Pritz)、彭州岩乌头(A.racemulosum var.pengzhouense)和峨嵋翠雀花(Delphinium omeiense W.T.Wang).应用2D NMR技术(~1H-~1H COSY,HMQC,HMBC,NOESY)全面归属了这两个生物碱的~1H和^(13)C信号的化学位移。

不同培肥土壤颗粒有机碳的^(13)C核磁共振与红外光谱对比分析（英文）

为明确颗粒有机碳在土壤固碳中的作用机制,对比研究了不同有机培肥土壤颗粒有机碳的结构差异。以单施化肥处理为对照,选择了四种有机物料进行定位培肥试验,利用^(13) C NMR和红外光谱技术对比分析不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响。结果表明:颗粒有机碳以脂肪碳和含氧基团为主,脂化度高于75%,含氧官能团含量高于50%;不同有机培肥对土壤颗粒有机碳结构的影响差异性显著,树叶培肥在提高颗粒有机碳芳香度的同时,亲水性也大幅度提高,比单施化肥处理(对照)提高了0.78%;短期内,牛粪、秸秆和树叶培肥均可提高土壤颗粒有机碳的芳香度,但从长远角度分析,牛粪和秸秆培肥更利于土壤颗粒有机碳的稳定,尤其是秸秆培肥,其颗粒有机碳的芳香度分别比对照和牛粪培肥高0.35%和0.11%,而亲水性远低于二者;红外光谱与核磁分析的结果基本一致,红外光谱可用于大量样品的颗粒有机碳结构初步筛选。

p-NP异构体^(13)C核磁共振碳谱模拟

将一种反映分子局部微环境描述子——原子电性相互作用矢量(Vector of atomic electronegative in-teraction,VAEI)和原子杂化状态指数(Atomic Hybridation State Index,AHSI)用于对位壬基酚(p-NP)异构体的共60个13C-NMR谱建模模拟,应用多元线性回归方法得到定量结构波谱关系(QSSR)模型的复相关系数(RM1)为0.996,标准误差(SDM1)为4.982.采用留一法交互检验的复相关系数(RCV1)为0.994,标准误差(SDCV1)为5.505.随机抽出两部分样本进行检验,得到测试集的复相关系数(Rest1及Rest2)分别为0.996和0.995,标准误差(SDest1及SDest2)分别为5.005和5.322.研究结果表明,使用VAEI和AHSI所建模型具有良好的预测能力和稳定性.

两个1,4-二酮衍生物的顺反异构体的确定及其1H,^(13)C核磁共振信号归属

应用一系列一维和二维核磁共振实验包括梯度选择性1H-1H同核相关谱(gCOSY)1、H-13C异核单量子相干谱(gHSQC)1、H-13C异核多量子相干谱(gHMBC)以及核Overhauser效应谱(NOESY),对两个新型吡咯和呋喃衍生物的前体——1,4-二羰基衍生物(E)-1,4-di(benzo)[1,3]dioxol-5-yl)-2-(methylthio)but-2-ene-1,4-dione(A)和(Z)-1,4-di(benzo)[1,3]dioxol-5-yl)-2-(methylthio)but-2-ene-1,4-dione(B)的顺反异构体进行了确定,并对其1H,13C核磁共振信号进行了完全归属.

利用^(13)C探头测^(27)Al核磁共振谱

对于８０ＭＨｚ的核磁共振仪，１３Ｃ与２７Ａｌ的共振频率差为０．７３８ＭＨｚ。由于１３Ｃ核磁共振谱测定时需要较宽的频带，选择合适的参数，用１３Ｃ１０ｍｍ单探头或１３Ｃ－１Ｈ５ｍｍ双探头都可以测得２７Ａｌ核磁共振谱。当［Ａｌ３＋］＝０．１ｍｏｌ／Ｌ时，对于１３Ｃ１０ｍｍ探头灵敏度为４２，线宽４．８Ｈｚ；对１３Ｃ－１Ｈ５ｍｍ双探头，灵敏度为２４．８，线宽为３．２Ｈｚ。

固相萃取法提取典型海水溶解有机质及其红外光谱和固态^(13)C核磁共振表征

由于海水盐度大、有机质含量低,从海水中提取和纯化克级溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)一直十分困难。基于Bond Elut PPL固相萃取小柱法进行海水DOM固体样品提取的放大试验,建立DOM自动化调酸、PPL树脂吸附技术,最后形成提纯、冷冻干燥PPL-DOM(通过PPL树脂提取的DOM)完整工艺。采用元素分析、三维荧光光谱、红外光谱和固态^(13)C核磁共振(NMR)波谱法进行样品表征。结果表明:(1)该方法对近海表层海水DOM回收率稳定在50%以上,搭建的提取装置DOM日吸附量可达230 mg;(2)鳌山湾四个季节批次PPL-DOM整体分析结果表明,样品的元素组成和光谱特征相似,表明方法适用性和稳定性较好;(3)三种水生态环境的PPL-DOM^(13)C NMR谱图显示样品的基本特征相似,以烷基碳、碳水化合物碳、芳香碳和羧基碳/酰胺碳为主,其中偶极去相(dipolar dephasing)谱显示了DOM前体化合物来源的差异。多种结果表明放大后的PPL固相萃取法可稳定提取克级DOM样品。

一种有机小分子手性催化剂的取代物的~1H,^(13)C核磁共振信号归属

3-hydroxy-N-(pyrrolidin-2-ylmethyl)-2-naphthamide(化合物Ⅰ)是最近合成的一种有机小分子催化剂,能催化麦克尔非对称加成反应,且具有高产率、高度立体专一性、反应条件易实现等优点.目前普遍认为:在催化过程中该催化剂萘环上的OH和NH与反应物形成氢键.为了研究该过程,合成了tert-butyl 2-((3-hydroxy-2-naphthamido)methyl)pyrrolidine-1-carboxylate(化合物Ⅱ),应用一系列一维和二维核磁共振(NMR)技术对化合物Ⅱ进行了1H1、3C NMR信号归属.为进一步用NMR实验方法研究催化剂与反应物的氢键作用机理奠定了良好基础,同时为类似化合物的NMR信号归属提供了参考依据.

通过超宽139La固体核磁共振波谱研究层状La（OH）2NO3

层状稀土氢氧化物是一类新型的稀土功能材料,本文采用固体核磁共振(SSNMR)方法研究了同时具备离子交换能力和非线性光学特性的层状La(OH)2NO3化合物,探讨了通过四极核CPMG(QCPMG)脉冲序列和变频谱图采集获取超宽^139La SSNMR谱图的方法,并描述了适用于此类实验的滤波方程和谱图重建方法.重建谱图同时包含四极核中心跃迁和卫星跃迁信息,本文使用QUEST软件对超宽^139La NMR谱图进行了模拟,获取的四极耦合常数CQ和非对称因子ηQ均与CASTEP密度泛函理论计算值高度吻合.SSNMR实验结果证实层状La(OH)2NO3化合物属于非中心对称结构(P21),解决了对其结构长期以来存在的争论.

观察化学药物治疗效果新方法：^13C核磁共振影像学和光谱学技术

据Day SE[Nat Med，2007，13（11）：1382-1387]报道，利用超极化^13C核磁共振影像学和光谱学可观察化学药物治疗效果。 核磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI），是利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。原则上所有自旋不为零的核元素都可以用于成像，例如氢（^1H）、碳（^13C）、氮（^14N和^15N）、磷（^31P）等。

γ-辐照乙烯-辛烯共聚物的固体核磁^(13)C谱研究

Ethylene-octene copolymer (POE) samples exposed to γ-radiation under a series doses were investigated using solid state ~ 13 C-NMR.The chemical shifts of POE were assigned, and the peak evolution as a function of radiation dose was discussed.An obviously chain scission was found near the branch carbons, and the ~ 13 C-NMR spectra of the corresponding gels confirmed the result.Linewidths of irradiated POE samples of various absorbed doses were observed to which were related to the molecular mobility of the radiation-crosslinked polymer.

喹啉类生物碱的^(13)C-NMR波谱模拟

应用一种反映分子局部微环境描述子——原子电性相互作用矢量(vector of atomic electronegative interaction,AEIV)和原子杂化状态指数(atomic hybridation state index,AHSI)对喹啉类化合物的13种分子中的129个^(13)C-NMR谱建模模拟,应用多元线性回归方法得到定量结构波谱关系模型的复相关系数(R_(MM1))为0.988,标准偏差(SD_(MM1))为5.317.采用留一法交互检验结果R_(CV1)为0.987,SD_(CV1)为5.630.随机抽出两部分分子进行检验,得到的相关系数R_(MM2)为0.993,R_(MM3)为0.987.结果表明,使用AEIV和AHSI所建模型具有相当的预测能力和稳定性.

^(13)C NMR分析食用油甘油酯组成的方法研究

研究采用核磁共振碳谱法(^(13)C NMR),首先识别食用油脂中甘油一酯(MG)、甘油二酯(DG)、甘油三酯(TG)及游离脂肪酸(FFA)等组分的特征峰,然后确定特征峰响应值与组分含量的关系,最后建立了食用油脂中甘油酯组成的核磁共振碳谱分析方法。实验结果表明,样品量为200 mg食用油甘油酯,溶剂为0.5 mL氘代氯仿,^(13)CNMR谱采集条件为脉冲序列zgpg30,扫描次数(NS)为100,脉冲宽度(P1)为30μs,能够快速的测定甘油酯样品中MG、DG、TG和FFA的相对质量分数,且所测定结果与柱层析分离法测定的结果没有显著差异。该方法对响应值最低的游离脂肪酸的检出限可低至1.35%,定量限可低至4.45%。

固体丁酸类代谢物^(13)C化学位移的结构依赖性

丁酸类代谢物广泛存在于动物、植物和微生物中,且具有多种重要的生理功能,但它们的固体核磁共振参数、分子动力学性质及其结构依赖性并未得到清楚的认识.该文使用高分辨交叉极化与魔角旋转核磁共振(13 C CPMAS)实验技术,分析了一系列固体丁酸类代谢物的13C化学位移,发现了这些代谢物的13 C化学位移与其分子结构的一些相关性规律.另外还发现,固体丁酸类代谢物与其在溶液中的13 C化学位移有显著的差异.这些代谢物中甲基参与的疏水作用以及羟基、氨基和羧基参与的氢键作用均对其化学位移大小有重要的影响.上述结果为认识代谢物的结构和功能以及功能对结构的依赖性提供了重要信息.