技术分享 | 核磁共振波谱检测在药物质量研究中的应用与实践

PART/ 01

NMR简介与基本原理

自旋与磁场定向

共振吸收

信号检测

PART/ 02

NMR在定性分析中的应用

化学位移

积分面积

耦合裂分

耦合常数

PART/ 03

核磁图谱解析的难点

信号重叠：复杂分子中，许多氢的化学位移可能非常接近，导致峰重叠严重，难以分辨和积分。

高级耦合：当耦合常数和化学位移差值相近时，会偏离简单的(n+1)规则，出现复杂的多重峰（如AB系统、AA‘XX’系统等），解析困难。

活泼氢的干扰：羟基（-OH）、氨基（-NH₂）等活泼氢的峰位受浓度、温度、溶剂影响大，且可能与相邻氢的耦合消失（化学交换），造成误导。

立体化学与构象影响：分子的三维构象会影响化学位移和耦合常数，同一分子不同构象的NMR信号可能不同。

对弱信号或低丰度核不敏感：对弱信号或低丰度核不敏感：如¹³C NMR的天然丰度仅为1.1%，且灵敏度远低于¹H，需要长时间累加信号。

PART/ 04

二维核磁的区别与应用

关键二维谱类型及应用为：

显示通过化学键耦合的氢原子之间的相关性（通常间隔2-3根键）。对角线上的峰是一维谱，对角线外的交叉峰表示两个氢之间存在耦合。用于建立氢原子之间的连接网络。

显示直接相连的¹H和¹³C原子之间的相关性（¹JCH）。一张图就能清晰地将每个碳直接连到其对应的氢上，是解析碳氢骨架利器。

显示远程耦合的¹H和¹³C原子之间的相关性（通常为²JCH或³JCH）。可以跨越季碳或杂原子，连接两个被隔开的片段，对于确定碳-碳连接顺序至关重要。

PART/ 05

实例解析：二维NMR解析香豆素衍生物

获取HSQC谱：将重叠的芳香氢信号按其直接相连的¹³C化学位移在二维平面上分开。例如，两个化学位移非常接近的氢（如7.25和7.28ppm），其直接相连的碳可能分别在115ppm和125ppm，从而在HSQC谱上形成两个独立的交叉峰，实现了分离和归属。

获取¹H-¹H COSY谱：在HSQC归属了单个氢的基础上，通过COSY谱可以看到哪些氢之间是邻位耦合的。例如，能清晰地观察到H-5与H-6之间的邻位耦合交叉峰，以及H-6与H-7之间的耦合，从而构建出芳香环上氢的连接顺序。

获取HMBC谱：对于季碳（如C-2，C-8a）或无法通过COSY连接的片段，HMBC谱提供远程相关。例如，H-3（通常在6.2ppm左右）可能在HMBC上与羰基碳（C=O，约160ppm）和芳环季碳（C-8a）都有相关峰，从而确认香豆素母核的关键连接点。