基于^(13)C-NMR偶极去相技术的有机肥料中有机组分特征研究

【目的】在固体13C-NMR的交叉极化魔角旋转全边带抑制(cross polarization/magic angle spinning/total suppression of sidebands,CP/MAS/TOSS)技术得到的谱图中,质子碳与非质子碳的信号重叠。偶极去相(dipolar dephasing,DD)技术利用13C-1H异核耦合作用大小的差异,区分与不同质子结合的13C核基团。本研究基于DD技术探讨有机肥料中碳结构特征。【方法】供试有机肥料样品包括3种秸秆(小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆)、3种粪肥(鸡粪、牛粪、猪粪)和3种腐植酸肥(腐植酸铵、腐植酸钠、腐植酸钾)样品,利用13C-NMR谱的CP/MAS/TOSS结合DD技术,测定了不同来源的有机肥料样品图谱,比较其碳分布比例。【结果】秸秆和粪肥样品中烷氧碳组分较多,占鉴定出所有碳组分的比例分别为55%和31%~37%,非质子化的烷氧碳占比不到3%;秸秆、猪粪样品中非质子芳香碳占3%~4%,鸡粪和牛粪样品中非质子芳香碳分别占15%和11%,较秸秆和猪粪样品含有更多的非质子化芳香族化合物。粪肥和秸秆样品中甲氧基碳占比低于烷基氮。腐植酸样品以芳香碳、羧基碳和酰胺基碳为主,羧基碳和酰胺基碳占到12%~16%,总芳香族碳占48%~72%,非质子芳香碳占25%~37%,表明腐植酸芳香骨架上可能存在较多取代。【结论】基于CP/TOSS结合DD技术(偶极相移延时时间设置为40μs)分析结果发现,鸡粪和牛粪中非质子芳香碳占比高于猪粪和秸秆;腐植酸肥芳香族碳比例高于粪肥和秸秆,尤其是非质子芳香碳占比较高,表明腐植酸肥芳香化程度高于粪肥和秸秆。

烟草果胶和纤维素含量^(13)C MultiCP/MAS NMR同时测量

果胶和纤维素是烟草细胞壁的重要组成成分,其含量对烟草品质与安全性产生重要影响。传统分析方法难以实现果胶和纤维素的同时定量。本文在优化核磁共振波谱序列条件的基础上,采用固体^(13)C多重交叉极化/魔角旋转核磁共振波谱分析技术(^(13)C MultiCP/MAS NMR)建立了烟草果胶和纤维素含量的同时测量新方法。方法以聚半乳糖醛酸和微晶纤维素为标准物质,以3-(三甲基甲硅烷基)丙酸-d4钠盐(TMSP)做为内标物质,分别建立内标法标准曲线,相关系数R2为0.999 0和0.998 2。果胶测量的检出限和定量限分别为0.38和1.28 mg·g^(–1),精密度(RSD,n=5)小于3.05%。纤维素测量的检出限和定量限为1.01和3.32 mg·g^(–1),精密度(RSD,n=5)小于2.74%。应用本方法测量烟梗、烟草薄片和烟叶等不同类型样品中的果胶和纤维素含量,并对比烟草行业标准方法的测量结果,果胶含量的相对误差在-0.95%至4.51%之间,纤维素含量的相对误差在0.77%至2.46%之间。表明^(13)C MultiCP/MAS NMR方法快速,准确,适合批量样品的分析测量,为果胶和纤维素等细胞壁类大分子的同时定量分析提供重要技术支持。

两种褐煤的^(13)C-NMR特征及CPD高温快速热解模拟研究

采用^(13)C-NMR固体核磁表征元宝山褐煤及白音华褐煤的碳骨架结构参数,分析两种褐煤团簇化学结构参数,元宝山褐煤团簇中平均碳原子数为16.21,其中芳碳原子数为9.24,脂碳原子数为6.97,芳环数为1.81;白音华褐煤团簇中平均碳原子数为17.14,其中芳碳原子数为9.43,脂碳原子数为7.71,芳环数为1.86。两种褐煤均以桥键及环状链接为主,元宝山褐煤团簇中桥键及环状链接多于白音华褐煤,而白音华褐煤则侧支链稍多。结合两种褐煤团簇化学结构参数,采用基于煤结构的CPD热解模型,模拟这两种褐煤的高温快速热解过程,模拟结果合理可靠。

三聚氰胺改性脲醛树脂化学结构及反应过程的^(13)C-NMR研究

通过13C-NMR可以很好地解析采用传统工艺(碱—酸—碱工艺)合成三聚氰胺改性脲醛树脂反应过程中的结构变化,并可推测其发生的反应。结构分析表明:在保温反应开始阶段,尿素与甲醛之间的反应主要为加成反应,产物以一羟甲脲和二羟甲脲为主,并有少量三羟甲脲生成;三聚氰胺与甲醛的加成反应产物为一羟甲基三聚氰胺和二羟甲基三聚羟胺;缩聚反应已经发生,一羟甲脲,一羟甲基三聚氰胺,一羟甲脲与一羟甲基三聚氰胺间的缩聚反应已经开始,分子间以醚键和次甲基键连接为主。保温反应结束直到整个反应结束,缩聚反应为主要反应类型,三聚氰胺改性脲醛树脂中存在着3种反应体系:尿素甲醛的反应体系、三聚氰胺甲醛反应体系和三聚氰铵尿素甲醛共缩合反应体系。

^(13)C-NMR方法研究酚酞聚芳醚酮砜共聚物的序列结构

通过亲核共缩聚合成了一系列酚酞聚芳醚酮砜共聚物和嵌段共聚物 ,并利用1 3C NMR方法研究了共聚物的链结构 ,通过观察酚酞单元中三个位置的季碳原子的化学位移及其相应强度的变化 ,计算共聚物中不同链段的共聚物的组成、平均序列长度和无规度 .结果表明 ,除嵌段共聚物外 ,其它共聚物的无规度均接近 1 ,表明共聚物为无规共聚物 ,而且对三个位置的季碳原子分析均得出了相同的结果 .

肉苁蓉多糖SPA结构的GC-MS及^(13)C-NMR分析

从野生肉苁蓉茎中提取水溶性多糖,经Seveg法和酶法脱蛋白,超滤分级及SephadexG75制备柱分级,得均一组份SPA.经甲基化及GC/MS,13CNMR分析证明SPA由(1→6)Glc组成主链,且Glc残基在3O处有一分枝,侧链由(1→4)Gal,(1→4)Man,(1→3)Gal及(1→2)Rha组成,由(1→)Ara构成侧链末端.

聚乙烯醇改性脲醛树脂化学结构及反应的^(13)C-NMR研究

通过13C-NMR解析了采用传统工艺(碱—酸—碱工艺)合成聚乙烯醇改性脲醛树脂反应过程中的结构变化,并推测其反应。结果表明:碱性条件下,甲醛与尿素以加成反应为主,反应生成大量的一羟甲脲,尿素全部参与反应,甲醛此时以聚合状态存在,同时也有缩聚反应的发生;酸性阶段以缩聚反应为主,形成以亚甲基键或醚键连接大分子体系,聚合状态的甲醛已全部分解,并以甲二醇的形式参与缩聚反应;第3次尿素的加入明显地降低了反应体系中的游离甲醛含量,同时生成物主要为一羟甲脲。聚乙烯醇单体的化学结构在13C-NMR上有较好的表征,但可以证明有聚乙烯醇缩甲醛生成的化学位移未被检测到,因此在该实验范围内,没有聚乙烯醇缩甲醛生成。

三肇凹陷低熟原油^(13)C-NMR谱特征

本文通过低熟原油与成熟原油在１３Ｃ－ＮＭＲ谱图形态、参数特征的分析，得出了可由分子结构特点来区分低熟原油和成熟原油。并指出低熟原油可能主要为成岩作用早期藻类物质成烃的结果。

釜内增韧PP橡胶组分序列结构^(13)C-NMR谱数据的统计理论处理

首先用Bernoullian模型和Markov模型统计公式对10组釜内增韧PP橡胶组分(乙丙共聚物)13C-NMR谱数据进行分析比较,由其所得方差值可知,所有样品中的橡胶组分数据均不符合Bernoullian模型,而符合一级Markov模型;然后用Markov模型的统计公式计算,画出共聚物乙烯、丙烯的数量和质量分布曲线,由此可直观地比较各样品的组成分布;同时定量给出了共聚物数均和重均链段长度、链段分布指数及长链段的含量。

异戊二烯稀土催化聚合过程中配合物结构及其转化的^(13)C-NMR研究

本文用^(13)C-NMR研究了异戊二烯(IP)在均相催化剂(CF_3CO_2)_2LnCl·EtOH—(i-Bu)AlH—o-C_6D_4Cl_2作用下的聚合过程。单体首先被活化同稀土配位生成η~4-IP稀土配合物(反式和顺式),然后η~4-IP的C-3和C-4插入Ln-H键生成η~3-烯丙基稀土配合物——η~3-(2-甲基)丁烯基稀土配合物(同式和对式)。二维^(13)C-NMR交换谱表明η~4-IP和0η~3-烯丙基的每对异构体在常温下分别进行慢交换反应(互变异构),这一过程使插入反应在常温下得以进行。

^(13)C-NMR研究乙烯醇-醋酸乙烯酯共聚物序列结构

１３Ｃ－ＮＭＲ方法对８种不同的国产乙烯醇－醋酸乙烯酯共聚物序列结构作了观测和表征．指出这一直接由ＰＶＡｃ（醋酸乙烯酯）皂化生成的共聚物均具有嵌段物性，并观测到它们与聚合度之间的关系．

用FTIR及^(13)C-NMR法研究PEEK的硝化反应

用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)及^(13)C-NMR方法研究了聚醚醚酮(PEEK)在浓硝酸中的反应。发现PEEK在浓硝酸中发生硝化并有轻度的氧化发生,结晶PEEK比无定形PEEK具有更优异的耐腐蚀性。

碳-13同位素示踪结合^(13)C-NMR分析稻杆木素结构

为了进一步了解单子叶植物的木素 ,向生长中的水稻 (OryzasativaL .)茎秆节间的腔体分别注入在侧链α、β、γ位带13 C标记的松柏醇葡萄糖甙 ,得到侧链带13 C标记的稻秆木素。通过CP/MAS13 C NMR分析 ,发现外源性的松柏醇葡萄糖甙并不影响水稻中木素和碳水化合物的正常生物合成。液态13 C NMR检测结果证明稻秆原本木素的主要结构是 β O 4、β 1、β β和 β 5结构 ,还有少量的松柏醇和α O 4结构。另外 。

天然香豆素衍生物^(13)C-NMR化学位移研究(Ⅱ)──化学位移加合与降阶模型的研究

运用数学模型对香豆素衍生物１３Ｃ－ＮＭＲ化学位移数据进行了较系统的研究．结果表明，香豆素类化合物的化学位移相对于未取代母体的增量具有良好的加合和降阶性规律．从理论上建立了１３Ｃ－ＮＭＲ化学位移的加合和降阶模型，提出了经验公式．

天然紫杉烷类二萜化合物的^(13)C-NMR研究

本文对天然紫杉烷二萜的碳谱进行综述，并归纳6／8／6环（Ⅰ型）与5／7／6环（Ⅱ型）在碳谱上的主要区别。天然紫杉烷类二萜化合物按其骨架可分为6大类，即6／8／6，5／7／6，6／10／6，6／12，5／6／6，6／5／5／6等类。Ⅰ、Ⅱ型又可分为a、b、c、d、e亚型。

不同溶剂预处理煤在ScCO_(2)作用下的谱学差异及其机制

为了探究溶剂预处理后超临界二氧化碳(ScCO_(2))对煤化学结构的影响,以长治霍尔辛赫贫煤为研究对象,分别用四氢呋喃(THF)、盐酸(HCI)和氢氟酸(HF)对煤样进行预处理,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、固体核磁共振(^(13)C-NMR)和X射线衍射(XRD)测试,探讨了ScCO_(2)对预处理煤的化学组成和结构的影响机理。研究表明:①FITR分峰拟合谱图实验曲线基本一致,而各官能团吸收峰位置及峰强度仍出现一定的偏差,酸(HCI、HF)预处理后部分波段脂肪族峰位消失。两类酸预处理顺序不同,对煤中含氧官能团、脂肪结构及芳烃结构作用效果也不相同。HF-HCI处理后芳烃C=C结构和含氧官能团峰强度均增强,而HCI-HF处理后芳烃C=C结构强度减弱,含氧官能团结构峰强度变化不明显。THF预处理后煤样芳烃C=C结构峰强度增强,含氧官能团结构峰强度降低。总体芳烃C=C结构峰强度远大于脂肪族结构和含氧官能团结构的峰强度。②^(13)C-NMR谱中主要官能团谱峰的化学位移出现了一定程度的偏移,芳香碳f_(a)^(B)化学位移向增大的方向偏移。大分子结构参数中,芳香碳含量远大于脂肪碳含量,说明煤大分子结构中芳香碳占主要组成部分。③XRD谱中002峰与101峰衍射强度明显增大,芳香微晶层网面间距d_(002)呈现升高趋势,说明THF、酸(HF、HCI)处理和ScCO_(2)对煤大分子结构产生了一定程度的改造作用,使煤的大分子网络结构变得疏松,进而使微晶结构参数d_(002)整体增大。研究认为,溶剂作用后煤的谱学特征变化不仅与溶剂性质有关,还与无机酸处理顺序有关,由此使得官能团组成和大分子结构不同程度改变,进而影响ScCO_(2)对预处理煤的萃取效果。

^(13)C-NMR在芳环亲电取代反应中的应用研究

用单取代苯的对位碳原子的^(13)C-NMR化学位移值来研究芳环的亲电取代反应。依据芳烃化合物的^(13)C化学位移值主要取决于取代基与苯环之间的中介效应,定量分析了定位效应和反应活性。此法的分析结果与有机定性、定量理论所得的结果大致相符。

^(13)C-NMR对油脂的定量测定

本工作用外加驰豫试剂及反转门控去偶方式对菜籽油和“营养”油进行了^(13)C-NMR谱的定量测定。在归属各峰基础上,认为该两油脂都以甘油酯形式存在。提出了①多烯类结合脂肪酸占烯类总量的摩尔分数P;②烯碳数与饱和碳数之比R;③包括同种油脂及不同油脂间的油脂分子各类功能团的相对含量的测定计算表达式。