CN101734984A - 用核磁共振定位脱氢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明用核磁共振定位脱氢的方法，属于有机化学反应技术领域；提供用核磁共振定位脱氢的方法，可望对有机化学反应、人类寻找新物质和合成新药开辟一条新的途径；采用的技术方案是：用核磁共振定位脱氢的方法，按下述方法步骤进行：第一步：精确测定已知有机化合物的δ_H或δ_C值，得到正确的₁H-NMR谱或₁₃C-NMR谱；第二步：根据₁H-NMR或₁₃C-NMR图谱找到待脱氢原子的位置，确定对应的电磁辐射频率v值和外磁场H₀值；第三步：在试样管内加入上述已知有机化合物和脱氢催化剂，根据上述确定的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，充分加强照射；第四步：分离和提纯脱氢后的有机化合物；本发明应用在有机化学反应技术领域。

Description

用核磁共振定位脱氢的方法

技术领域

本发明用核磁共振定位脱氢的方法，属于有机化学反应技术领域。

背景技术

核磁共振谱(NMR谱)是具有磁矩的原子核在强外界磁场的作用下吸收电磁辐射，从较低自旋能级跃迁到较高自旋能级而产生的信号。它是测定有机化合物结构非常重要的一种方法。但迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的原子核是₁H和₁₃C(它们的核磁共振原理相同)。当氢原子核(质子)自旋时，会由自旋产生一个磁矩，在没有磁场时，原子核磁矩方向是无规则的，若将原子核置于磁场强度为H的外加磁场中，原子核磁矩可以有两种取向，或者与外磁场方向相同，或者相反。方向相同的能级较低；方向相反的能级较高。如果用电磁波照射磁场中的质子，当电磁波的能量与这两个自旋能级的能量差ΔE相等时，处于低能级的质子就可以吸收能量跃迁到高能级中去，氢原子核与电磁辐射就发生共振，这种现象叫核磁共振。ΔE是量化的，它与磁场强度和电磁辐射频率均成正比，它们之间的关系是：

$\mathrm{\ΔE}=\mathrm{hv}=\mathrm{\γ}\frac{h}{2\mathrm{\π}}H$ $v=\mathrm{\γ}\frac{h}{2\mathrm{\π}}$

式中：v为电磁辐射频率，单位Hz；H为质子所处的磁场强度，单位T(特拉斯)，γ为磁旋比，对于质子，γ＝2.675×10⁸A·m²·J^-1·s^-1(安·米²·焦^-1·秒^-1)；h为普朗克常量。按照上式，在磁场强度为1.4092T或2.3487T(永久磁铁或电磁铁产生)的磁场中，必须分别用60MHz或100MHz的电磁辐射频率照射质子，才能发生核磁共振。若用超导磁铁产生磁场，频率可达200MHz以上，最高可达500～600MHz。频率大的仪器，分辨率好、灵敏度高、图谱简单易于分析。事实上，有机化合物分子中的氢原子核(质子)在磁场中实际感受到的磁场强度(H)受其所处的化学环境影响，由于氢原子核(质子)所处的化学环境不同，那么使它们发生核磁共振所需要的外磁场强度(H₀)也不同。因此，当用固定频率的电磁波照射一个含氢有机物时，变化外磁场强度H₀达到一定值(使v值恰好等于辐射频率)时，试样中的某一类型的质子便发生了自旋能级跃迁。不同类型的质子(化学环境不同)就在不同的H₀值吸收电磁辐射能量。测量各类质子发生核磁共振吸收时的v值和H₀值，结果呈现许多吸收峰(信号)的波谱，即核磁共振谱。在有机分子中，具有相同化学环境(等价)的质子，在相同的外磁场强度发生共振吸收。具有不同化学环境(不等价)的质子，在不同的外磁场强度发生共振吸收，即出现不同的信号。这是由于不同化学环境的质子，受到不同程度的屏蔽或去屏蔽，而使它们在NMR谱中的不同位置出现吸收峰，即有不同的化学位移(δ)。测量时，通常采用四甲基硅烷(CH3)₄Si(简写为TMS)作为基准物质。与待测试样一起放入试管中测量，以TNS质子出现NMR信号的位置为零点，绝大多数其它有机物分子中质子的NMR信号都出现在TMS的低场方向。总之，在核磁共振谱中，有多少个(或组)吸收峰，就反映出分子中有多少种不同类型的质子；吸收峰强度之比，反映了各种类型质子的相对数目；而吸收峰的位移则反映出质子所处的化学环境。即从质子NMR谱可获得比较详细的分子结构中有关氢原子部分的信息。若结合分子式、化学反应性、元素分析和其它光谱，就能比较准确地推断出有机化合物的构造。

70年代中期出现了脉冲傅里叶核磁共振仪，它的出现使₁₃C核磁共振的研究得以迅速开展。由于₁₃C和₁H的自旋量子数相同，所以它们的核磁共振谱基本原理相同。₁H的化学位移范围大约为10ppm，而₁₃C的化学位移竞达200ppm。就连长链烃中相邻的一CH₂-碳，通常也有它们的共振峰，很容易分辨。又由于₁₃C谱直接反映了分子骨架，因此，₁₃C谱也是测定有机化合物结构的重要方法之一。

二维核磁共振(2DNMR)方法也是七十年代提出并发展起来的。NMR一维谱的信号是一个频率的函数，共振峰分布在一个频率轴(或磁场)上，可记为S(ω)。而二维谱信号是二个独立频率(或磁场)变量的函数，记为S(ω₁，ω₂)，共振信号分布在两个频率轴组成的平面上。也就是说2DNMR将化学位移、偶合常数等NMR参数在二维平面上展开，于是在一般一维谱中重迭在一个坐标轴上的信号，被分散到由二个独立的频率轴构成的平面上，使得图谱解析和寻找核之间的相互作用更为容易。

目前，人类需要的很多物质(如自然界未能找到的和人工难以合成的新物质、修复基因的药品、治疗癌症和艾滋病的药物、提高人体免疫力和延长生命的保健品)，仅凭借现有的化学反应方法是很难合成的。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供用核磁共振定位脱氢的方法，可望对有机化学反应、人类寻找新物质和合成新药开辟一条新的途径。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：用核磁共振定位脱氢的方法，按下述方法步骤进行：

第一步：用₁H或₁₃C核磁共振仪精确测定已知有机化合物的δ_H或δ_C值，得到正确的₁H-NMR谱或₁₃C-NMR谱；

第二步：根据₁H-NMR或₁₃C-NMR图谱找到待脱氢原子的位置，即化学位移δ_H或δ_C值，确定该δ_H或δ_C值及其对应的电磁辐射频率v值和外磁场H₀值；

第三步：在试样管内加入上述已知有机化合物和脱氢催化剂，根据上述确定的δ_H或δ_C值使用对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，充分加强照射，直到待脱氢原子吸收足够的能量挣脱化学键的束缚而定位脱去；所述试样管是指根据待脱氢原子的化合物用量，可以是型号大小不同的试样管。

第四步：分离和提纯脱氢后的有机化合物并测定其δ_H或δ_C值。

所述根据上述确定的δ_H或δ_C值使用对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，是根据确定的δ_H或δ_C值将储存在仪器上的对应的电磁辐射v和外磁场H₀的数据调出。

所述对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，是指₁H或₁₃C核磁共振仪可选择永久磁铁、电磁铁或超导磁铁产生磁场，电磁辐射的频率范围可在60MHz～600MHz。

本发明与传统技术工艺比较具有的特点是：

本发明把用于化学测定技术的核磁共振理论用于化学反应的定位脱氢技术理论，可望对有机化学反应、人类寻找新物质和合成新药开辟一条新的途径。

具体实施方式

下面的实施例对本发明作进一步说明：

用核磁共振定位脱氢的方法，其中第一步用₁H或₁₃C核磁共振仪精确测定已知有机化合物的δ_H或δ_C值，得到正确的₁H-NMR谱或₁₃C-NMR谱的一种方法为按下述方法步骤进行：

将已知的适量动物脂肪酸加入₁H或₁₃C核磁共振仪的试样管中，采用公知的常规方法测定其δ_H或δ_C值，得到正确的₁H-NMR谱或₁₃C-NMR谱。

第一步用₁H或₁₃C核磁共振仪精确测定已知有机化合物的δ_H或δ_C值，得到正确的₁H-NMR谱或₁₃C-NMR谱的另一种方法为按下述步骤方法：

将已知的适量其他任意有机化合物加入₁H或₁₃C核磁共振仪的试样管中，采用公知的常规方法测定其δ_H或δ_C值，得到正确的₁H-NMR谱或₁₃C-NMR谱。

第二步根据₁H-NMR或₁₃C-NMR图谱找到待脱氢原子的位置，即化学位移δ_H或δ_C值，确定该δ_H或δ_C值及其对应的电磁辐射频率v值和外磁场H₀值的一种方法为按下述步骤方法：

根据₁H-NMR或₁₃C-NMR图谱找到动物脂肪酸待脱氢原子n-9、n-6、n-3的位置(即化学位移δ_H9、δ_H6、δ_H3或δ_C9、δ_C6、δ_C3值)，锁定该δ_H或δ_C值及其对应的电磁辐射频率v₉、v₆、v₃值和外磁场H₀₉、H₀₆、H₀₃值。

第二步根据₁H-NMR或₁₃C-NMR图谱找到待脱氢原子的位置，即化学位移δ_H或δ_C值，锁定该δ_H或δ_C值及其对应的电磁辐射频率v值和外磁场H₀值的另一种方法为按下述步骤方法：

根据₁H-NMR或₁₃C-NMR图谱找到已知的任意其他有机物待脱氢原子在碳原子上的的位置，即化学位移δ_Hm或δ_Cm值，锁定该δ_H或δ_C值及其对应的电磁辐射频率v_m值和外磁场H_0m值。

第三步在试样管内加入上述已知有机化合物和脱氢催化剂，根据上述确定的δ_H或δ_C值使用对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，充分加强照射，直到待脱氢原子吸收足够的能量挣脱化学键的束缚而定位脱去的一种方法为按下述步骤方法：

在特制试样管内加入上述已知动物脂肪酸和脱氢催化剂，在上述锁定的δ_H9、δ_H6、δ_H3或δ_C9、δ_C6、δ_C3值分别使用对应的和固定频率的电磁辐射v₉、v₆、v₃及其对应的和固定的外磁场H₀₉、H₀₆、H₀₃，充分加强照射，直到待脱氢原子吸收足够的能量挣脱化学键的束缚而定位脱去。

第三步在试样管内加入上述已知有机化合物和脱氢催化剂，根据上述确定的δ_H或δ_C值使用对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，充分加强照射，直到待脱氢原子吸收足够的能量挣脱化学键的束缚而定位脱去的另一种方法为按下述步骤方法：

在试样管内加入上述已知的任意其它有机物和脱氢催化剂，在上述锁定的δ_Hm或δ_Cm值分别使用对应的和固定频率的电磁辐射v_m及其对应的和固定的外磁场H_0m，充分加强照射，直到待脱氢原子吸收足够的能量挣脱化学键的束缚而定位脱去。

第四步分离和提纯脱氢后的有机化合物(即产物)并测定其δ_H或δ_C值的一种方法为按下述步骤方法：

分离和提纯脱氢后的动物脂肪酸(即n-9、n-6、n-3多不饱和脂肪酸，是人体必需脂肪酸)并测定其δ_H或δ_C值。

第四步分离和提纯脱氢后的有机化合物(即产物)并测定其δ_H或δ_C值的另一种方法为按下述步骤方法：

分离和提纯脱氢后的其它任意有机化合物(即得到人工难以合成的新物质或新药物)并测定其δ_H或δ_C值。

本发明把用于化学测定技术的核磁共振理论用于化学反应的定位脱氢技术理论，可望对有机化学反应、人类寻找新物质和合成新药开辟一条新的途径。

Claims (3)

1.用核磁共振定位脱氢的方法，其特征在于：按下述方法步骤进行：

第一步：用₁H或₁₃C核磁共振仪精确测定已知有机化合物的δ_H或δ_C值，得到正确的₁H-NMR谱或₁₃C-NMR谱；

第二步：根据₁H-NMR或₁₃C-NMR图谱找到待脱氢原子的位置，即化学位移δ_H或δ_C值，确定该δ_H或δ_C值及其对应的电磁辐射频率v值和外磁场H₀值；

第三步：在试样管内加入上述已知有机化合物和脱氢催化剂，根据上述确定的δ_H或δ_C值使用对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，充分加强照射，直到待脱氢原子吸收足够的能量挣脱化学键的束缚而定位脱去；所述试样管是指根据待脱氢原子的化合物用量，可以是型号大小不同的试样管。

第四步：分离和提纯脱氢后的有机化合物并测定其δ_H或δ_C值。

2.根据权利要求1所述的用核磁共振定位脱氢的方法，其特征在于：根据上述确定的δ_H或δ_C值使用对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，是根据确定的δ_H或δ_C值将储存在仪器上的对应的电磁辐射v和外磁场H₀的数据调出。

3.根据权利要求1所述的用核磁共振定位脱氢的方法，其特征在于：所述对应的固定频率的电磁辐射v及其对应的固定的外磁场H₀，是指₁H或₁₃C核磁共振仪可选择永久磁铁、电磁铁或超导磁铁产生磁场，电磁辐射的频率范围可在60MHz～600MHz。