Quantitative ³¹P NMR Analyse von Ligninen und Tanninen

³¹ P NMR ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur strukturellen Aufklärung von Polyphenolen. Dieses schnelle, einfache, präzise, quantitative und hochreproduzierbare Analyseverfahren, das die Quantifizierung und Differenzierung der verschiedenen Arten von Hydroxy-, Phenol- und Carbongruppen in Ligninen und Tanninen ermöglicht, ist mittlerweile zu einem routinemäßigen Analysewerkzeug geworden.

Quantitative Phosphor-NMR stellt einen der bedeutendsten Durchbrüche in der analytischen Lignin- und Tanninchemie der letzten drei Jahrzehnte dar. Diese Technik bietet schnelle, zuverlässige und quantitative Informationen für die verschiedenen Hydroxygruppen in der Probe. Diese NMR-Methoden haben einen enormen Wert für das Verständnis der Struktur von Lignanen und Tanninen.

Es wurde auch auf eine Vielzahl anderer Systeme angewendet, die reaktive Hydroxylgruppen haben. Beginnen Sie mit der Vorbehandlung von 100 Milligramm der Lignin- oder Tanninprobe, indem Sie über Nacht in einem Vakuumofen bei 40 Grad Celsius trocknen. Nach dem Trocknen die Probe schnell in einen wasserfreien Calciumsulfat-Austrocknungser überführen, bis sie Raumtemperatur erreicht.

Um die Probe für die NMR-Spektroskopie vorzubereiten, wiegen Sie etwa 30 Milligramm der Probe genau in einer Zwei-Milliliter-Durchstechflasche, die mit einem Rührstab ausgestattet ist. Als nächstes fügen Sie 500 Mikroliter der frisch zubereiteten Lösungsmittellösung in die Probendurchstechflasche hinzu und verschließen Sie die Durchstechflasche mit einer Kappe. Mit einer Mikropipette 100 Mikroliter der internen Standardlösung in die Probendurchstechflasche geben und dann die resultierende Dispersion mit 500 Umdrehungen pro Minute magnetisch umrühren.

Wenn die Probe vollständig gelöst ist, werden 100 Mikroliter Tetramethyldioxyphospholan oder TMDP in die Probenlösung übertragen, während Sie unter der Haube arbeiten, und die Probenlösung versiegeln, bevor Sie die Probe zum kräftigen magnetischen Rühren einsetzen. An diesem Punkt tritt die angezeigte Reaktion an den Lignin- und Tanninproben auf. Mit einer Pasteur-Pipette wird die Probenlösung für die Analyse in ein NMR-Röhrchen gegeben.

Wenn ein gelber Niederschlag in der Probe beobachtet wird, wiederholen Sie den Vorgang, indem Sie sicherstellen, dass alle möglichen Feuchtigkeitskontaminationen vermieden werden. Laden Sie das Probenröhrchen in das nmR-Instrument, das mit einer Breitbandsonde ausgestattet ist, und stellen Sie die experimentellen Parameter ein. Stellen Sie die Frequenz im Spektrometer mit der Resonanzfrequenz von deuteriertem Chloroform ein.

Shim die Probe und stimmen Sie das Spektrometer ab, bevor Sie mit der Aufnahme beginnen. Beginnen Sie mit der Verarbeitung von Rohdaten aus der P31-NMR-Spektroskopie, indem Sie eine Fourier-Transformation durchführen. Passen Sie die manuelle Phasenkorrektur an, indem Sie die Registerkarte Verarbeitung erweitern und Phasenkorrektur und manuelle Korrektur auswählen.

Korrigieren Sie die Baseline manuell, indem Sie nach dem Klicken auf Verarbeitung vorsichtig Nullpunkte festlegen und baseline und multipoint baseline correction auswählen. Für die Signalkalibrierung stellen Sie das Signal für das phosphorylierte Wasser auf den chemischen Verschiebungswert von 132,2 Teilen pro Million ein, indem Sie die Registerkarte Analyse öffnen und dann Referenz auf der Registerkarte Referenz auswählen. Für die Signalintegration öffnen Sie integral im Analysemenü.

Um die Integration zu normalisieren, setzen Sie den internen Standard auf 1,0, indem Sie auf den Peak klicken, um edit integral auszuwählen, den Wert 1.00 in die normalisierte Registerkarte einzugeben, und führen Sie dann die Spektrumintegration gemäß den im Manuskript berichteten chemischen Verschiebungen durch. Verwenden Sie die Gleichung, um die molare Konzentration der internen Standardlösung (IS) zu berechnen, und verwenden Sie den berechneten Wert, um die äquivalente Menge des spezifischen Signals pro Gramm der Probe zu schätzen. Die Spektralquantifizierung verschiedener Hydroxygruppen in einem mit TMDP abgeleiteten Nadelholz-Lignin wurde mit einem NMR-Spektrometer von 300 Megahertz und 700 Megahertz aufgezeichnet.

In den NMR-Spektren wurden aufgrund des internen Standards bzw. der Hydroxylierung von TMD scharfe und starke Peaks bei 144 bzw. 132 PPM nachgewiesen. Die unterschiedlichen Signale der Hydroxygruppen zeigten sich in allen quantitativen P31-NMR-Spektren von Ligninen. In einem quantitativen P31-NMR-Spektrum einer mit TMDP derivatisierten Tanninprobe war ein charakteristisches Signal der verschiedenen aliphatischen OH-Pyrogallol- und Catechol-Einheiten gut sichtbar.

Der Vergleich zwischen dem NMR-Spektrum von Lignin vor und nach der Oxidation wurde mit einem 300-Megahertz-NMR-Spektrometer aufgezeichnet, das die Verringerung der Intensität von Peaks von Hydroxygruppen zeigte. Die entscheidenden Schritte sind die schritte zur Trocknung und Gewichtung der Probe und die zu verwendenden NMR-Verarbeitungsparameter. Und vor allem die Phasierung der erhaltenen Spektren.

Wenn diese Methode mit zweidimensionaler NMR- und Gelpermeationschromatographie gekoppelt wird, kann ein sehr detailliertes Bild natürlicher Polyphenole entstehen, das beispiellose strukturelle Informationen und neue Erkenntnisse bietet.