瀚盟测试科技NMR应用简介(定性+定量)

学术   2024-10-16 15:12   中国  

瀚盟测试科技(天津〕有限公司是津药研究院有限公司的全资子公司,成立于2009年7月,从事公正的第三方检测服务,负责独立管理运营联合研究院的分析测试中心和制剂中心,是研究院对外服务的窗口,也是天津经济技木开发区公共服务平台,天津市大型仪器开发共享平台,天津市大型仪器开发共享平台,天津市及滨海新区创新卷服务机构,天津市应急管理局认定的十三支应急救援队伍中唯一的分析机构。

2011年10月实验室首次通过中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可(实验室编号:L5284),迄今已连续7次通过CNAS的复评审和扩项评审,通过认可项目共47项,药代动力学买验室从2015年起连续6年获得卫生部临床检验中心的 “室间质评合格证书”,2016年获得国家级高新技术企业认定。是国内少数专注于药物分析技术服务的第三方实验室之一。

实验室仪器设备200余台(套),包括布鲁克的400M、600M核磁仪、各种LC-MS(MS)联用仪(AB的API4000、5000 Q-Trap系列、Waters的Premier 3Q, Thermo的LTQ),GC-MS和ICP-MS(Angilent )、液相色谱仪( PDA、UV、FL、ELSD、CAD、示差折光检测器)、气相色谱仪(FID、ECD、TCD)、离子色谱仪、元素分析仪 ( CHNSO)、热分析系统(DSC/TG)、X-射线粉末衍射仪、动态水分吸附仪(DVS)、激光粒度分布仪、扫描电镜等。
能为广大客户提供涵盖化合物结构确证、理化性质、原料药及制剂质量标准和稳定性、仿制药一致性评价、原研制剂反向工程、注射剂包材相容性、对照品制备及标定、中药指纹图谱、体内外药代动力学、BE生物样品分析、蛋白质结构鉴定及分子量分布、创新药物早期成药性评价等,服务项目200余项。

成立至今累计完成服务超过26万项,客户1300余家,客户遍布全国,涵盖医药研发和生产企业、CRO公司、科研院所、 高校和医院等。承担的项目经历多次国家局及各省药检所,以及FDA和国外客户的延伸审计,均顺利通过。


HNMR (核磁共振氢谱)

应用:通过测量样品中氢原子的化学位移、偶合常数、氢个数等信息,识别不同环境下的氢原子,如烷基、烯烃、芳香环等,用于推测化合物的结构进行定性实验。同时也可以通过谱图中体现的氢原子个数来进行定量实验。
①定性:化合物依帕司他

结构式:
分子式:C15H13NO3S2

分子量:319.40

氢谱图如下
样品谱图中共出现7组氢吸收峰,其中在较高场(<5ppm)处出现2组碳氢吸收峰,为饱和sp3碳原子上氢质子的吸收峰,氢原子个数为3+2=5,根据谱图中提供的氢原子的个数可以识别出化合物中有一个甲基,一个乙基;在较低场(>7ppm)处出现3组碳氢吸收峰,为芳环和双键碳原子上氢质子的吸收峰,氢原子个数为2+4+1=7,根据谱图中提供的信息,可以推断出化合物中有七个芳环或者双键氢质子;另外1组吸收峰为羧基氢质子的吸收峰。

②定量:化合物他伐硼罗

结构式:
分子式:C7H6BFO2

分子量:151.93

氢谱图如下
根据谱图可知,他伐硼罗结构中含有一个亚甲基,三个芳香氢原子,一个活泼氢原子。根据样品出峰位置和实验室内标标准谱图图库分析对比,选择1,3,5-三甲氧基苯做为内标进行定量分析。精确称量样品和内标后进行配制,进行定量实验的谱图见下图。
对内标定量峰6.096ppm进行标峰,该位置氢归属于内标苯环上的三个氢原子,将其积分面积定为100,样品定量峰为4.979ppm处单峰进行积分,归属于样品中两个氢原子,对其进行积分。按定量公式计算样品含量。
即得到他伐硼罗的准确含量(99.2%)。

CNMR (核磁共振碳谱)

应用:通过测量碳原子的化学位移和偶合常数,推测化合物中关于碳的结构单元。碳核磁共振谱图可以提供有关碳原子所处化学环境的信息。

例如化合物依帕司他

结构式:
分子式:C15H13NO3S2

分子量:319.40

碳谱图如下:
样品13C NMR中共出现13个吸收峰。其中在高场(<100ppm)有2组吸收峰,为饱和碳原子(sp3杂化)吸收峰,根据化学位移可以推断出有一个甲基碳原子,一个亚甲基碳原子;在低场(>100ppm)有11组吸收峰,为不饱和碳原子(sp2或sp杂化)吸收峰。由于样品中的苯环是单取代,存在对称结构,会有两个碳在相同位置出现吸收峰,也就是其中129.09ppm和130.09ppm这两个较高的碳信号分别是两个芳香碳原子的吸收峰。

DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer无畸变极化转移技术)

应用:通过改变氢核的第三脉冲宽度,可以设置为45,90,135度,不同的设置方法将使甲基,亚甲基,次甲基显示不同的信号强度和正负信号。

例如化合物依帕司他

结构式:
分子式:C15H13NO3S2

分子量:319.40

碳谱图如下:
在DEPT谱图中共出现7个含氢碳原子吸收峰,表明化合物中含有7种含氢碳原子。其中在高场(<100ppm)区域,16.26 ppm为伯碳原子吸收峰;45.44 ppm为仲碳原子吸收峰。在低场(>100 ppm)区域,129.09 ppm、129.24 ppm、130.09 ppm、140.53 ppm、145.08 ppm为叔碳原子吸收峰。证明该样品结构式中含1个甲基,1个亚甲基,5种芳香或双键叔碳原子。

H-H COSY (氢氢相关谱图)

应用:用于研究分子中氢原子之间的耦合关系。这种谱图可以提供分子中质子的相对位置信息,帮助确定分子的结构。

例如化合物依帕司他

结构式:
分子式:C15H13NO3S2

分子量:319.40

COSY谱图如下:

耦合如下:

2.226 ppm和7.406 ppm相互耦合;

7.388 ppm和7.474 ppm相互耦合;

7.406 ppm和7.625 ppm相互耦合;

H-C COSY (碳氢异核单量子相干谱)

应用:主要用于研究含有氢和碳的分子结构。HSQC谱图能够提供分子中氢原子和直接相连的碳原子之间的相关性信息,对于解析有机分子和生物大分子的结构非常有帮助。

例如化合物依帕司他

结构式:
分子式:C15H13NO3S2

分子量:319.40

HSQC谱图如下:
异核相关如下:

H(2.226 ppm)和C(16.26 ppm)相互相关;

H(4.734 ppm)和C(45.42 ppm)相互相关;

H(7.388 ppm)和C(129.09 ppm)相互相关;

H(7.406 ppm)和C(145.08 ppm)相互相关;

H(7.474 ppm)为4个氢原子吸收峰的重叠,分别和C(129.09 ppm)、C(129.24 ppm)、C(130.09 ppm)相互相关;

H(7.625 ppm)和C(140.53 ppm)相互相关。

HMBC (异核多键相关谱)

应用:用于研究分子中通过两个或更多化学键相隔的原子之间的相关性。HMBC谱图能够揭示分子中氢和碳之间长程耦合的信息,对于解析复杂有机分子和生物大分子的结构非常有用。

例如化合物依帕司他

结构式:
分子式:C15H13NO3S2

分子量:319.40

HMBC谱图如下:
异核远程相关如下:

H(2.226 ppm)分别和C(133.51 ppm)(二键相关)、C(140.53 ppm)(三键相关)、C(145.08 ppm)(三键相关)相互相关;

H(4.734 ppm)分别和C(167.76 ppm)(二键相关)、C(193.70 ppm)(三键相关)相互相关;

H(7.388 ppm)和C(130.09 ppm)(二键相关)相互相关;

H(7.406 ppm)分别和C(16.26 ppm)(三键相关)、C(140.53 ppm)(三键相关)相互相关;

H(7.474 ppm)为4个氢吸收峰的重叠,分别和C(129.09 ppm)(二键或三键相关)、C(129.24 ppm)(二键或三键相关)、C(130.09 ppm)(二键或三键相关)、C(136.30 ppm)(二键或三键相关)相互相关。

H(7.625 ppm)分别和C(16.26 ppm)(三键相关)、C(145.08 ppm)(三键相关)、C(166.90 ppm)(三键相关)相互相关。

NOESY (核Overhauser效应谱)

应用:用于测量分子内原子之间的相互作用。这种技术特别适用于确定分子中原子的空间接近关系,即使这些原子不是通过化学键相连。NOESY谱图通过记录核Overhauser效应来确定原子之间的距离和相互取向,从而揭示分子的构象信息。NOESY谱在化学、生物学和材料科学等领域中广泛应用 。

例如化合物

结构式:
分子式:C16H21NO9S

分子量:403.40

NOESY谱图如下:
NOESY解析如下:

NOESY谱图中, Hd(4.375 ppm)与He(5.176 ppm)出现相关信号,说明以上两个环上取代氢在空间上接近,在六元环同侧;Hc(4.182~4.321 ppm)与Hf(5.369 ppm)出现相关信号,说明Hf(5.369 ppm)与3号位取代基同侧,与Hd(4.375 ppm)、He(5.176 ppm)空间上较远,在六元环异侧;Hf(5.369 ppm)与Hg(5.635 ppm)出现相关信号,说明以上两个环上取代氢在空间上接近,在六元环同侧。

PNMR (核磁共振磷谱)

应用:通过测量磷原子的化学位移,推测化合物中关于磷的结构单元。核磁共振磷谱图可以提供有关磷原子所处化学环境的信息。

A 例如化合物磷酸腺嘌呤

结构式:
分子式:C5H8N5O4P

分子量:233.12

磷谱图如下:
样品31P NMR中只在0ppm处出现1个吸收峰,与磷酸根化学位移一致,与目标化合物为磷酸盐相符。

B  例如化合物磷丙替诺福韦

结构式:
分子式:C21H29N6O5P

分子量:476.19

磷谱图如下:
样品31P NMR中只在22.37ppm处出现1个吸收峰,与磷酸酯化学位移一致,与目标化合物为磷酸酯类化合物相符。

PNMR (核磁共振磷谱定量)

应用:使用核磁定量的方法对磷酸二氢钾进行含量测定。

内标:三正丁基氧化膦,分子式C12H27OP,分子量218.32,含量98.0%。结构式如下:
样品:磷酸二氢钾,分子式H2KO4P,分子量:136.08;其结构式如下:
对照品:磷酸二氢钾,分子式H2KO4P,分子量:136.08,含量:100%;其结构式如下:
磷谱定量图如下:
经核磁定量实验及计算,样品磷酸二氢钾的含量确定为99.7%。

FNMR (核磁共振氟谱)

应用:通过测量氟原子的化学位移,推测化合物中关于氟的结构单元。核磁共振氟谱图可以提供有关磷原子所处化学环境的信息。

A 多氟化合物糠酸氟替卡松

结构式: 
分子式:C27H29F3 O6 S

分子量:538.58

氟谱图如下:
样品19F NMR中共出现3个吸收峰。证明该化合物中有三种氟原子,从而可以判定与目标化合物糠酸氟替卡松结构相符合。

B 单氟化合物盐酸莫西沙星

结构式:
分子式:C21H24FN3O4•HCl

分子量:437.89

氟谱图如下:

样品19F NMR中共出现1个吸收峰。该吸收峰位置与氟苯C6H5F中氟吸收峰位置(-113.5ppm)接近,表明氟原子所处的化学环境类似。结合碳谱图中5个碳吸收峰的裂分情况,可以判定化合物结构中存在含氟苯环结构。

联系方式:

聂经理  18622855112(同微信)

赵经理  18522156117(同微信)

化学加
业界明星号,投稿 gongjian@huaxuejia.cn;合成化学产业资源聚合服务平台,SixMol 仪器设备供应商;央视两次报道,化学加APP已编入大学教科书。
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