高温高压原位魔角旋转核磁共振光谱

这种无损方法可用于在受控温度和压力下随时间变化的复杂系统，因此对于研究关键科学问题非常有用。这些方法允许在严格控制和专门的条件下进行核磁共振实验，以解决与正在探索的科学假设相关的环境中的问题。NMR 的多核特性使其适用于大量样品。

结合这种方法，它可以提供对一系列系统的见解，跨越酮解、地球化学和生物学等领域。对于固体样品的预处理，称量大约是 NMR 实验所需固体样品质量的两倍，然后将固体样品放入塞有石英棉的石英样品管中。将隔离阀连接到用于目标预处理的管道上，并将管道的末端固定在打开位置的气体隔离阀上。

然后，将管子放入冷却炉中并开始处理。处理后，停止流动和抽真空，并关闭温度控制器。断开石英管与处理系统的连接，并用隔离阀快速密封样品，以保持所需的样品环境。

然后，将管子和关闭的阀门转移到前室。要将样品加载到 NMR 转子中，首先将转子放入支架中以保持方向性，然后将样品漏斗放入转子的孔中。从样品管中取出隔离阀，将少量固体材料倒入漏斗中。

使用填料杆将粉末向下敲入漏斗中，以根据需要将样品轻轻引导至转子中。当加载所需量的样品后，可以使用微量注射器将所需体积的液体样品缓慢注入转子中心，然后将盖子放在转子顶部，然后用转子帽钻头逆时针转动盖子，使转子和盖子之间的 O 形圈啮合。要向 NMR 转头充注感兴趣的化学品，请将密封的转头放在转头载物台上，然后用手拧紧螺母以将转头固定到位。

将转子载物台降低到高压暴露装置的下部，然后使用内六角扳手将其中一颗螺钉旋转 90 度，以将转子载物台固定到暴露装置的底部。将 NMR 加载装置的顶部放入底部和底部的顶部，使 NMR 帽位与 NMR 转子的帽头顶部对齐。将两个夹子放在曝光装置上下部分相交的唇部顶部，然后将夹子锁定到位。

拧紧曝光装置上部顶部的六个螺栓，使上下部分之间的天花板表面啮合，并将 NMR 曝光装置上部的热电偶连接到气体管路入口和出口。对系统施加真空，以清除高压负载室中的环境气体。打开高压注射泵上的气源阀，在泵上运行程序集，同时监测暴露装置内部的实际压力。

要打开 NMR 转子，请旋转外部螺杆机构，该机构沿顺时针方向耦合到内部 NMR 帽位上，以使所需压力的气体进入 NMR 转子并达到平衡。要重新密封 NMR 转子，请逆时针旋转外部螺钉机构。观察窗将有助于确定转子何时关闭。

然后，打开暴露装置气体出口阀，缓慢地对系统进行减压。要进行魔角旋转 NMR 实验，请将 NMR 转子放入 NMR 探头上的 NMR 线圈中，然后将探头升起并锁定在磁体孔中的位置。使用魔术角度旋转控制箱将样品调整到所需的转子旋转速率，然后启动样品旋转。

使用计算机在所需通道上开始调谐匹配序列，并调整探头上的调谐匹配设置以优化探头电子设备，然后收集魔角旋转 NMR 数据。在这项具有代表性的分析中，可以观察到对乙醇转化为丁烯的作反应机制的一些见解。丁醛的形成，加上巴豆醛特征峰同时消失，随后丁醛被消耗，并伴随着正丁烯特征峰的出现，表明丁醛是形成正丁烯的中间体。

原位、高温、高压魔角旋转 NMR 也可用于更好地了解生物应用中化学物质的演变。例如，正如这个代表性的碳 13 魔角旋转 NMR 电子烟果汁溶液的频谱所示，母体甘油分别存在于百万分之 63 和 73 处。随着时间的流逝，在氧气环境中达到 130 摄氏度，含有甲醛的毒素丙烯酸和甲酸分别出现在百万分之 175 和 164

观察到氧化产物二氧化碳为百万分之 125。最重要的是，即使在如此低温下，观察到的乙酰甲醛和乙醛种类也在百万分之 50 到 112 之间。将母体甘油添加到甲醛和乙酰醛中，以百万分之 105 和 112 的浓度产生新的半乙酰基物质，它们充当醛载体，可以自我相互作用和脱水以产生新的乙酰基物质。

50 到 80 ppm 之间的许多其他峰对应于半乙酰基和乙酰基的许多其他化学环境。除了安全工作外，在转移过程中保持转子内的环境也很重要，尤其是在卸下腔室顶部时，因为转子盖仍会接合。由于 NMR 是无损的，因此可以进行其他表征，例如 X 射线衍射、气相色谱/质谱和 X 射线光电子能谱，从而能够将 NMR 结果与同一样品的互补信息进行比较。

这些在高温和高压下获得的测量结果使研究人员能够通过在相关条件下观察复杂系统，以前所未有的方式解决具有挑战性的问题。