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1、木素结构NMR研究发展文章标题：木素结构NMR研究发展摘要：由于木素结构的复杂性，近年来出现了各种研究木素结构的新方法。本文主要阐述了13C-NMR及31P-NMR在木素结构研究中的进展。简单介绍了1H-NMR、19F-NMR、29Si-NMR在木素结构研究中的应用。关键词：13C-NMR31P-NMR木素结构木 木素结构NMR研究发展文章标题：木素结构NMR研究发展摘要：由于木素结构的复杂性，近年来出现了各种研究木素结构的新方法。本文主要阐述了13C-NMR及31P-NMR在木素结构研究中的进展。简单介绍了1H-NMR、19F-NMR、29Si-NMR在木素结构研究中的
2、应用。关键词：13C-NMR31P-NMR木素结构木素是植物的主要成份之一，它是由苯基丙烷结构单元组成具有三维空间结构的复杂高分子聚合物。不同植物的木素其结构有所不同，不同处理方法所得同一植物木素其结构也常有差异。由于木素结构的多样性、复杂性和易变性，使其结构研究成为科学工长期探索的课题。木素结构研究方法众多，有化学分析法、紫外光谱法、红外光谱法及核磁共振氢谱等仪器分析方法，对木素组成及某些官能团的特征研究有着重要作用。然而，由于13C-NMR可以测定同一分子中处于不同化学环境的碳原子的化学位移，因而可以准确、快速地了解木素分子的细微结构，从而成为研究木质素结构的主要手段之
3、一。自从Nimz等运用13C-NMR方法研究木质素结构以来，应用13C-NMR技术研究不同植物木质素结构日益广泛，从而使人们对木素的认识更为深刻[1]。31Ｐ-NMR光谱由于其能定量研究木素中存在的各种官能团，使得其在木素定量研究中变得普遍。因此迄今为止，使用最多的核磁共振法是13C-NMR和31P-NMR，近年来亦有29Si-NMR,31P-NMR和19F-NMR研究木素和碳水化合物的功能基。本文主要介绍13C-NMR及31P-NMR在木素结构研究中的进展，对其它的NMR只做简单的介绍。11HNMR谱在木素结构化学中的应用1H-NMR法侧定对象是含H的化合物，因此木素和碳
4、水化合物都可进行1H-NMR分析。根据不同位置的H具有不同的化学环境，在图谱中不同化学位移(δ)出现共振峰而进行定性分析，峰面积与H原子数成比例，从而也可进行定量分析。化学位移范围为δ＝0～9ppm。1Ｈ核自然丰度为100,核旋磁比大,共振信号峰强,分析时间短,用样量少,这是1ＨNMR技术的优点，但由于它分辨率低而变得不受欢迎。现在1ＨNMR谱仅用于分析低分子量的木素产品。213MR谱在木素化学中的应用相比1H-NMR谱,13ＣNMR技术有很大优越性。13Ｃ-NMR法直接反映C原子所处的化学环境。13Ｃ的自然丰度只有1.108％，（12C的自然丰度为98-89,'H的自然丰
5、度99.85％)，因此测定时灵敏度低，但可用脉冲核磁共振加傅利叶变换法提高其灵敏度13C-NMR有许多优点:(1)各种有机物都含C原子；(2)不同13C的化学位移变化范围大(0～220ppm)；(3)化学环境稍有不同的13C核都有不同的化学位移值[2]。相对于1ＨNMR谱,使用频率对于13ＣNMR谱信号加宽受到影响较小,因为在相同场强下13ＣNMR谱占有比较宽的频率范围(13Ｃ约为1Ｈ的20倍),因此13ＣNMR的分辨率高。即使考虑偶极作用谱线变宽这个原因,13ＣNMR分辨率还是高。13ＣNMR可以利用去偶技术,消除自旋偶合,得到纯的13Ｃ谱,它比较简单,干扰少,可以得到整
6、个碳骨架结构信息。此外,谱线变宽正比于核磁矩平方,(13Ｃ磁矩约为1Ｈ磁矩的1/4);同时,碳核处在大分子骨架中,碳周围质子屏蔽了中间分子的偶极作用,这更进一步促进13Ｃ信号峰明显窄于1Ｈ信号峰。由于以上这些原因决定13ＣNMR谱研究木素有比较高的效果。在木素结构研究中13ＣNMR谱实际上已取代了1ＨNMR[3]。而且13Ｃ的丰度可以通过同位素示踪的方法得到弥补[4～10]。2.1 固体13MRCP/MAS方法在木素化学中应用CP/MAS方法是获取固体高分辨核磁共振谱的最有效方法,该法用于木素研究中。所谓CP/MAS是交叉极化序列(CP)和魔角变换技术(MAS)的结合,前者
7、能克服固体核磁共振谱信号弱的缺点;后者以魔角(54.7°)来旋转试样可以使宽信号峰变成清晰的尖峰。虽然固体的木素13ＣNMR谱的分辨率弱于液体的13ＣNMR分辨率,但是这个方法的绝对优越性是能在对木素样品不采取任何化学或机械处理的情况下对其进行测定。用这个方法实际能研究不溶于任何有机溶剂的样品。此外,有可能得到固体中特殊相互作用的信息和分子动力学等方面的信息。考虑化学方法测定木素时,部分木素溶解产生了复杂测况,特别是部分木素结构点阵被破坏这种情况。而CP/MAS方法避免了这种可能,它是直接测木材、纸浆中木素含量快速
