TMS作為參考內(nèi)標已經(jīng)有60年歷史了。
TMS作為核磁內(nèi)標有以下兩個優(yōu)點:
(1)TMS與其它溶質(zhì)分子無相互作用(它沒有永久偶極)
(2)TMS偏高場的甲基質(zhì)子位移不易被干擾。
還有一部分有機同仁喜歡參考氘代試劑的殘留溶劑峰,比如在最常見的氘代氯仿作為核磁溶劑時,殘留氯仿的化學(xué)位移(7.263ppm)作為參考內(nèi)標。
那么問題來了:若核磁氫譜中TMS和殘留氯仿峰都存在,到底參考誰更合適呢?
在化學(xué)位移精確性要求不高的情況下,解讀核磁氫譜參考TMS。如果遇到精度要求較高的時候兩者都需要參考一下。因此,合理選擇核磁內(nèi)標非常重要,卻又容易被很多人忽略。
科學(xué)家針對這一問題做了專門研究:明尼蘇達大學(xué)(UMN) Thomas R. Hoye教授團隊,通過一系列實驗,次將TMS和氘代氯仿放在一起同時進行研究,比較兩者的準確性。
避免測試的批間差:核磁內(nèi)標準確性實驗,要求的化學(xué)位移精度高,首先需要排除每次核磁測試的細微干擾和參數(shù)差異。這里不能用普通核磁管,Hoye團隊創(chuàng)造性地采用同軸核磁管,以達到樣品核磁測試的同步化。
實驗結(jié)果(以丙酮為例):內(nèi)管中的TMS和殘留氯仿化學(xué)位移沒有變化(內(nèi)管水峰位移也不變),外管的TMS和殘留氯仿化學(xué)位移都隨著丙酮濃度的增加而增加。殘留氯仿峰相對于TMS化學(xué)位移變化更大,同時也說明TMS并非完全惰性(與丙酮存在微弱相互作用)。
其他23組實驗中,有 19種都表現(xiàn)出殘留氯仿和TMS化學(xué)位移均受到溶質(zhì)濃度影響,且氯仿的變化更大。當溶質(zhì)的官能團含氫鍵供體時,氯仿化學(xué)位移變化。當與氯仿性質(zhì)相似的二氯甲烷作為溶質(zhì)時,氯仿和TMS受到的影響一致(FOM為1)。其中4-氟硝基苯、6氟苯、TPPO則情況相反,TMS受到的影響大于氯仿(FOM小于1)。這可能與上述3種含苯化合物對氯仿質(zhì)子產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)有關(guān)。這種屏蔽效應(yīng)可能在一定程度上抵消了化合物與氯仿形成的氫鍵效應(yīng)。
對于其它常用氘代試劑(如氘代丙酮、甲醇、DMSO、苯)中殘留溶劑峰和TMS變化趨勢,Hoye團隊以二乙醚為溶質(zhì),用同軸核磁管做了類似實驗,結(jié)果顯示含這些氘代試劑的溶液TMS和殘留溶劑峰受到溶質(zhì)干擾程度非常相似。
實驗表明,在氘代氯仿溶液中,參考TMS在大多數(shù)溶質(zhì)情況(排除一些含苯基或有機硅烷化合物)下比殘留氯仿可靠。