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1、利用核磁碳谱检测甲胺在乙醇溶液的溶解度林崇熙*,柳敬元,王安(北京大学化学与分子工程学院北京100871)摘要甲胺于无水乙醇的含量可以经济而简便的从核磁碳谱检测与计算得到.以乙醇的亚甲基为内标,测量各种溶液情况下甲胺碳峰的积分值,可以判断该溶液甲胺所含的重量,以及达成某浓度所需通气时间.关键词甲胺,无水乙醇,溶解度,核磁碳谱,积分AbstractTheamountsofmethylamineinanhydrousethanolcanbefiguredouteconomicallyandconvenientlybytheuseof13CNMRtechnique.Theinte
2、grationofthemethylgroupofmethylamine,basedontheinternalstandardofthemethylenegroupofethanol,wasmeasuredandfromwhichtheamountofmethylamineinthesolutionaswellasthetimethatrequiredcanbederived.KeywordsMethylamine,anhydrousethanol,solubility,13CNMR,integration自1970年代发明了傅里叶脉冲变换之后,核磁共振碳谱的研究与应用得以
3、迅速的开展[1-2].碳谱检测有机物的化学位移范围比氢谱大20倍,能提供许多细微结构的信息,是鉴定有机物的重要工具.由于氢对于碳的NOE(NuclearOverhauserEnhancement)效应3,碳谱上碳峰的积分比不代表该峰的碳数比,例如乙醇分子中甲基与亚甲基各为一,但一级碳甲基的积分值比二级碳亚甲基高.一般碳谱测试因此不做积分鉴定,然而若用于分子间相对含量的判断,积分仍是一个重要的信息.碳谱因为化学位移宽广,受溶剂的影响小,测试时不必使用昂贵的氘代试剂.我们课题组曾报导在各种普通溶液下直接进行碳谱测试的操作,并得出其经济,快捷,简便等优点,进而应用于探讨一些活泼中
4、间体如格氏试剂的结构信息4.本文中,我们打算报导应用这种简易核磁碳谱测试来判断甲胺在乙醇溶液中的浓度含量.甲胺溶解于乙醇等有机溶剂中的含量历年来一直困惑着有机化学家.例如在进行酯和甲胺的甲酰胺化反应过程,需要通入多少或多久的甲胺气体一直没有依据,一般多采取超长时间反应,使原需30分钟的操作增加成4小时.本文利用简易核磁碳谱测试提供了一个简单便捷的判定方法.1实验部分1.1仪器与操作参数VarianMercury200兆核磁共振谱仪.碳谱的锁场(Z0~-30,lockpower~26,lockgain~34,lockphase~260)和匀场参数(Z1-Z5)由乙基苯在氘代氯
5、仿的标准管测得,检测范围0-250ppm,视谱间距bs(blocksize)订为8,迟豫时间D1=1,调整信噪比优化谱图(lb=0-50).1.2碳谱测试方法将待测的甲胺乙醇溶液约0.5毫升置入核磁管,使用上述锁场与匀场数据直接进行碳谱检测,2分钟左右可以得到清晰的谱图.对碳谱进行积分,以乙醇的亚甲基峰为内标定为100,得到甲胺碳峰的相对积分值.1.3样品制备与实验设计1.3.1甲胺-乙醇溶液的制备将甲胺水溶液滴加入氢氧化钠固体,产生的甲胺气体以导管通入无水乙醇.1.3.2甲胺-乙醇体积浓度与积分比的关系确定将浓度为C1的甲胺-乙醇溶液加入乙醇稀释,得到稀释浓度C2,C3,
6、…,检测碳谱.碳峰的积分以乙醇的甲基峰为100,得出甲胺甲基峰的积分值.将积分值对甲胺相对浓度作图.1.3.3甲胺通气时间时间与浓度的关系将甲胺气体以直径1.5公分的导管通入25毫升无水乙醇,产气瓶与吸收瓶间装置测速瓶,瓶内装小量的饱和的甲胺乙醇溶液,通气速度维持每10秒23个气泡.吸收瓶内加入定量的无水乙醇,通入气体后定时取0.5毫升置于核磁管进行碳谱检测.将积分值对时间作图.1.3.4甲胺在乙醇中重量比与碳谱的积分关系将定量的乙醇(W)通入甲胺气体,秤重得W1,W2,….将每阶段甲胺-乙醇溶液取出0.5毫升检测碳谱.将积分值对甲胺重量(W1-W)作图.2结果与讨论2.1
7、甲胺-乙醇溶液的碳谱与积分数据以1.1-1.2所述方法得到甲胺-乙醇溶液碳谱,得到清晰的谱图.其中甲胺的化学位移出现在28.50ppm(CH3NH2),乙醇的碳峰出现在54.49(CH2)与16.53(CH3)ppm.将乙醇的亚甲基峰(54.49ppm)做为内标定其积分值为100,可以得到甲胺的积分值.2.2体积浓度和积分比的关系检测一趋近饱和的甲胺-乙醇溶液的碳谱与积分数据,以乙醇的亚甲基峰积分定为100,得到甲胺的积分值为28.81.将其分别以乙醇稀释成0.8,0.5,0.4,0.25,0.2,0.125当量时
