核磁共振法定量测定酚氨咖敏药片中各组分

实验18　核磁共振法定量测定酚氨咖敏药片中各组分

一、目的

掌握核磁共振波谱法进行定量分析的原理及基本方法，了解核磁共振波谱仪的工作原理及基本操作。

二、内容提要

原子核具有磁矩，如置于磁场中，则与磁场相互作用而产生核自旋能量分裂，形成不同的核自旋能级。在射频辐射的作用下，可使特定结构环境中的原子核实现共振跃迁。将共振跃迁时吸收信号的频率和强度记录下来就得到核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）波谱图。

核磁共振波谱图上的吸收峰频率，即化学位移δ，是NMR谱图的最重要参数之一。

对于¹ H谱图来说，由于氢原子核的外面有电子云，因此其周围的电子起了屏蔽效应。核周围的电子云密度越大，屏蔽效应就越大，要相应增加磁场强度才能使之发生共振。核周围的电子云密度是受所连基团影响的，故不同化学环境的核，它们所受的屏蔽作用各不相同，它们的核磁共振信号亦就出现在不同的频率位置。这种由于化学环境不同而导致信号的位移就称为化学位移。但屏蔽作用所造成的核感应磁场强度的变化量很小，难以精确地测出其绝对值，因而需要一个参考标准来对比，常用的标准物质是四甲基硅烷［（CH₃）₄Si，简写TMS］，它只有一个峰，而且屏蔽作用很强，一般质子的吸收峰都出现在它的左边———低场方向。其他峰与四甲基硅烷之间的距离就是它们的化学位移值，用“δ”表示。

由于分子中各种基团都具有各自特定的化学位移范围，因此利用δ的大小可以判定谱峰所属的基团，又因为¹ H－NMR谱峰的面积是与样品各组分所含氢核数目成正比，因此各谱峰面积之比就是氢的摩尔数之比，因此即可进行定量分析。

酚氨咖敏片是用于医治感冒、发热、头痛、神经痛及风湿痛等的常见药品，其主要成分有以下3种。

1）氨基比林（Aminopyrine）。白色或几乎白色结晶性粉末；无臭，味微苦；遇光可变质；水溶液显碱性反应。本品在乙醇或氯仿中易溶，在水或乙醚中溶解。分子量为231.29。

2）对乙酰氨基酚（p－Acetamidophenol）。白色结晶性粉末，无臭，味微苦；易溶于热水或乙醇，溶于丙酮，微溶于水；有解热镇痛作用，用于感冒发烧、关节痛、神经痛、偏头痛、癌痛及手术后止痛等。分子量为151.16。

3）咖啡因（Caffeine）。咖啡因是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，白色或带极微黄绿色、有丝光的针状结晶，无臭、味苦；在热水或氯仿中易溶，略溶于水、乙醇、丙酮，微溶于石油醚。适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。分子量为194.19。

这3种组分在核磁共振谱中分别有其特征峰：

内标法为NMR定量分析中常用的方法之一。在样品溶液中，直接加入一定量内标物质后，进行NMR光谱测定，将样品指定基团上的质子引起的共振峰（即吸收峰）面积与由内标物质指定基团上的质子引起的共振峰面积进行比较，即可算得样品的含量，样品中各组分的质量比分别等于其摩尔比。

本实验选取六甲基二硅氧烷（18H）作为内标物质，用核磁共振内标法测定酚氨咖敏片中各组分的含量。称取一定量药品（W_S）与内标（W_R）一同测量，其中各组分的含量计算式如下：

式中M_A、M_B、M_C、M_R分别为氨基比林、对乙酰氨基酚、咖啡因和内标物的分子量。A_S为样品相应化学位移处质子峰面积，A_R为内标物峰面积。

三、仪器和试剂

1.仪器

JNM－MY60FT NMR核磁共振仪（60MHz）

电子天平（感量为0.1mg）

研钵，核磁共振样品管，烧杯，电炉，温度计

2.试剂

六甲基二硅氧烷C₆H₁₈OSi₂（内标物），氘氯仿

酚氨咖敏药片

四、实验步骤

1.样品的预处理

取一片酚氨咖敏片准确称重（W_药），在研钵中将药片研成细粉状。准确称取研细的药片60mg（W_S）左右，小心置于一标准样品管中，加入1滴内标六甲基二硅氧烷，准确称量内标重量，再加入一支氘氯仿，振摇促其溶解，可在55～60℃水浴中温热数分钟促其溶解，并使之充分混匀。静置直到溶解部分与不溶部分分离。

2.标准样品的测定

按照附录中操作步骤进行样品测定，样品测定前预热数分钟。

五、数据处理

1）将核磁共振谱图中的内标峰及样品三组分中相应质子引起的共振峰（在δ2.7～δ2.9、δ2.1、δ3.3～δ3.6位置）进行积分，记录峰面积。

2）根据实验所得的数据按式（4－20）计算酚氨咖敏片各组分的含量。

六、注意事项

1）保持仪器室恒温（20℃），不要频繁进出仪器室。

2）氘氯仿沸点仅为60.9℃，因此水浴加热时温度不可超过60℃，以免煮沸溶剂。

3）检查样品管是否有裂缝。插有样品管的转子放入磁铁内时务必小心，严格按照附录中仪器操作步骤进行。

4）核磁共振谱图中峰组的基线是否平直和处理时积分是否准确是本实验定量分析的关键。

七、附录

JUM－MY60FT核磁共振仪

（1）仪器

JNM－MY60FT核磁共振谱仪由日本JEOL制造。与早期生产的JNM－PMX60Si核磁共振谱仪不同的是它采用傅里叶变换模式。仪器用于测量¹ H－NMR谱，测量各¹ H－NMR峰的积分相对强度，同时可观察同核去偶和同核门控去偶。

JNM－MY60FT核磁共振谱仪的性能指标如下：检测对象为¹ H（Proton），测量频率60 MHz，样品管5mm o.d.，测量方法为脉冲傅里叶变换，检测方法使用QD（四相正交检波）方式，分辨率≤0.4Hz，信噪比≥40（1％乙基苯，一次扫描），射频脉冲＜15μs。

JUM－MY60FT核磁共振仪的外型和组成见图4－24。

图4-24　JUM－MY60FT核磁共振仪

（2）操作步骤

1）开机进样

①开启计算机。

②开启仪器操作台上的盖子。

③打开操作软件MY60FT for windows。

④在操作台上，将待测样品放入预热槽（SAMPLE STORAGE），见图4－25（b），预热几分钟。

⑤把样品管小心插入转子内（约占管子总长2/3），如图4－25（a）所示。再将其插入操作台的定位孔（GAUGE）内，至底部后，用手拿住样品管顶部，取出（此时样品管已在转子上定位），擦净样品管下部。（注意！不能移动转子在样品管上所定的位置。）

⑥将样品管轻轻放入磁铁孔（此时转子悬浮在孔口），如图4－25（b）所示，将控制扳手扳向“SET”位置，插有样品管的转子缓慢沉入磁铁内（此时可看见孔内的灯亮）。

⑦将扳手扳向“SPINNING”位置后，转子应均匀快速旋转，再盖上操作台盖子。

2）计算机操作

①点击“PARAM”图标，选“EXMOD”框内的SGNON（或SGHOM，SGHMG）实验模式，在“COMNT”框内输入样品名或其他信息。

②点击“SAWTH”图标，点击“SIGNAL”中的“SERCH”，调节磁场、分辨率等信号，后再打开SAWTH框中的“ON”，稳定后设定“STIME”为2（扫描次数），“SRANG”为2ppm。此时可调节分辨率，在LOCK Parameter框内改变LGAIN﹑LKLEV﹑LKPHS参数，调节“Shim Contrl”框中的“C”、“Y”，可直接改变数值，观察分辨率状态（最佳分辨率应像“SAWTH”图标中的形态）。此分辨率调节也可在电脑台旁的调节盒上进行。

③点击“ACQUS”图标，选AGAFT（累加、增益、傅里叶变换）。次数设定为1次。

图4-25　转子、样品管、操作台及样品管的放置

④点击“Process”图标，在此界面下对谱图进行数据处理。在菜单栏中的Commands里可选Reference set（参考点），Phase correction（相位校正），Base line correction（基线校正），Peak picking（标化学位移），Integration（积分），也可进行自动数据处理（Full auto process）。

⑤存盘，打印报告。

参考文献

［1］范康年主编.谱学导论.北京：高等教育出版社，2003

［2］孙毓庆主编.分析化学实验.北京：科学出版社，2004

［3］苏克曼，张济新主编.仪器分析实验.北京：高等教育出版社，2005

［4］日本JEOL公司.JUM－MY60FT NMR核磁共振仪使用说明