木素結(jié)構(gòu)nmr研究發(fā)展

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1、木素結(jié)構(gòu)NMR研究發(fā)展文章標(biāo)題：木素結(jié)構(gòu)NMR研究發(fā)展摘要：由于木素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，近年來出現(xiàn)了各種研究木素結(jié)構(gòu)的新方法。本文主要闡述了13C-NMR及31P-NMR在木素結(jié)構(gòu)研究中的進(jìn)展。簡單介紹了1H-NMR、19F-NMR、29Si-NMR在木素結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：13C-NMR31P-NMR木素結(jié)構(gòu)木　　木素結(jié)構(gòu)NMR研究發(fā)展文章標(biāo)題：木素結(jié)構(gòu)NMR研究發(fā)展摘要：由于木素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，近年來出現(xiàn)了各種研究木素結(jié)構(gòu)的新方法。本文主要闡述了13C-NMR及31P-NMR在木素結(jié)構(gòu)研究中的進(jìn)展。簡單介紹了1H-NMR、19F-NMR、29Si-NMR在木素結(jié)構(gòu)研究中的

2、應(yīng)用。關(guān)鍵詞：13C-NMR31P-NMR木素結(jié)構(gòu)木素是植物的主要成份之一，它是由苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元組成具有三維空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜高分子聚合物。不同植物的木素其結(jié)構(gòu)有所不同，不同處理方法所得同一植物木素其結(jié)構(gòu)也常有差異。由于木素結(jié)構(gòu)的多樣性、復(fù)雜性和易變性，使其結(jié)構(gòu)研究成為科學(xué)工長期探索的課題。木素結(jié)構(gòu)研究方法眾多，有化學(xué)分析法、紫外光譜法、紅外光譜法及核磁共振氫譜等儀器分析方法，對(duì)木素組成及某些官能團(tuán)的特征研究有著重要作用。然而，由于13C-NMR可以測定同一分子中處于不同化學(xué)環(huán)境的碳原子的化學(xué)位移，因而可以準(zhǔn)確、快速地了解木素分子的細(xì)微結(jié)構(gòu)，從而成為研究木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的主要手段之

3、一。自從Nimz等運(yùn)用13C-NMR方法研究木質(zhì)素結(jié)構(gòu)以來，應(yīng)用13C-NMR技術(shù)研究不同植物木質(zhì)素結(jié)構(gòu)日益廣泛，從而使人們對(duì)木素的認(rèn)識(shí)更為深刻[1]。31Ｐ-NMR光譜由于其能定量研究木素中存在的各種官能團(tuán)，使得其在木素定量研究中變得普遍。因此迄今為止，使用最多的核磁共振法是13C-NMR和31P-NMR，近年來亦有29Si-NMR,31P-NMR和19F-NMR研究木素和碳水化合物的功能基。本文主要介紹13C-NMR及31P-NMR在木素結(jié)構(gòu)研究中的進(jìn)展，對(duì)其它的NMR只做簡單的介紹。11HNMR譜在木素結(jié)構(gòu)化學(xué)中的應(yīng)用1H-NMR法側(cè)定對(duì)象是含H的化合物，因此木素和碳

4、水化合物都可進(jìn)行1H-NMR分析。根據(jù)不同位置的H具有不同的化學(xué)環(huán)境，在圖譜中不同化學(xué)位移(δ)出現(xiàn)共振峰而進(jìn)行定性分析，峰面積與H原子數(shù)成比例，從而也可進(jìn)行定量分析?；瘜W(xué)位移范圍為δ＝0～9ppm。1Ｈ核自然豐度為100,核旋磁比大,共振信號(hào)峰強(qiáng),分析時(shí)間短,用樣量少,這是1ＨNMR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但由于它分辨率低而變得不受歡迎?，F(xiàn)在1ＨNMR譜僅用于分析低分子量的木素產(chǎn)品。213MR譜在木素化學(xué)中的應(yīng)用相比1H-NMR譜,13ＣNMR技術(shù)有很大優(yōu)越性。13Ｃ-NMR法直接反映C原子所處的化學(xué)環(huán)境。13Ｃ的自然豐度只有1.108％，（12C的自然豐度為98-89,'H的自然豐

5、度99.85％)，因此測定時(shí)靈敏度低，但可用脈沖核磁共振加傅利葉變換法提高其靈敏度13C-NMR有許多優(yōu)點(diǎn):(1)各種有機(jī)物都含C原子；(2)不同13C的化學(xué)位移變化范圍大(0～220ppm)；(3)化學(xué)環(huán)境稍有不同的13C核都有不同的化學(xué)位移值[2]。相對(duì)于1ＨNMR譜,使用頻率對(duì)于13ＣNMR譜信號(hào)加寬受到影響較小,因?yàn)樵谙嗤瑘鰪?qiáng)下13ＣNMR譜占有比較寬的頻率范圍(13Ｃ約為1Ｈ的20倍),因此13ＣNMR的分辨率高。即使考慮偶極作用譜線變寬這個(gè)原因,13ＣNMR分辨率還是高。13ＣNMR可以利用去偶技術(shù),消除自旋偶合,得到純的13Ｃ譜,它比較簡單,干擾少,可以得到整

6、個(gè)碳骨架結(jié)構(gòu)信息。此外,譜線變寬正比于核磁矩平方,(13Ｃ磁矩約為1Ｈ磁矩的1/4);同時(shí),碳核處在大分子骨架中,碳周圍質(zhì)子屏蔽了中間分子的偶極作用,這更進(jìn)一步促進(jìn)13Ｃ信號(hào)峰明顯窄于1Ｈ信號(hào)峰。由于以上這些原因決定13ＣNMR譜研究木素有比較高的效果。在木素結(jié)構(gòu)研究中13ＣNMR譜實(shí)際上已取代了1ＨNMR[3]。而且13Ｃ的豐度可以通過同位素示蹤的方法得到彌補(bǔ)[4～10]。2.1　固體13MRCP/MAS方法在木素化學(xué)中應(yīng)用CP/MAS方法是獲取固體高分辨核磁共振譜的最有效方法,該法用于木素研究中。所謂CP/MAS是交叉極化序列(CP)和魔角變換技術(shù)(MAS)的結(jié)合,前者

7、能克服固體核磁共振譜信號(hào)弱的缺點(diǎn);后者以魔角(54.7°)來旋轉(zhuǎn)試樣可以使寬信號(hào)峰變成清晰的尖峰。雖然固體的木素13ＣNMR譜的分辨率弱于液體的13ＣNMR分辨率,但是這個(gè)方法的絕對(duì)優(yōu)越性是能在對(duì)木素樣品不采取任何化學(xué)或機(jī)械處理的情況下對(duì)其進(jìn)行測定。用這個(gè)方法實(shí)際能研究不溶于任何有機(jī)溶劑的樣品。此外,有可能得到固體中特殊相互作用的信息和分子動(dòng)力學(xué)等方面的信息?？紤]化學(xué)方法測定木素時(shí),部分木素溶解產(chǎn)生了復(fù)雜測況,特別是部分木素結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣被破壞這種情況。而CP/MAS方法避免了這種可能,它是直接測木材、紙漿中木素含量快速