公共技术服务中心乔岩研究员课题组利用400 MHz液体核磁共振波谱仪在《Magnetic Resonance Letters》发表利用1D TOCSY核磁方法对芳香族化合物进行定性分析的文章 

　　芳香族化合物包括邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯和乙苯等，它们主要来源自原油的催化重整，这些化合物都有各自不同的用途，这就要求实现对混合物单一组分的定性分析。然而由于这些化合物结构类似，沸点相近工业分离比较困难，常规的分析手段有一定局限性（尤其是对、间二甲苯两者的常规气相色谱谱峰重叠）。高分辨核磁共振波谱(NMR)作为一种强大的分析技术，它可以对分子结构、动态过程和化学反应进行非侵入性、非破坏性的定性、定量分析。但对于芳香族化合物体系，由于它们结构相近,耦合裂分导致常规¹H谱谱峰复杂、信号重叠，难以解析谱图并归属谱峰信号。  

　　基于此，中国科学院煤炭化学研究所乔岩研究员与太原理工大学王英雄教授团队提出使用 One-dimensional chemical-shift-selective filtration with total correlation spectroscopy (1D CSSF-TOCSY)核磁方法对芳香族化合物（如图1所示）进行分析研究。 

　　图1. 研究的混合物体系：(a) 邻、间、对二甲苯和乙苯 (b) 苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸 (c) 乙苯、苯乙烯、苯、甲苯; (d) 真实反应体系c乙苯脱氢制苯乙烯的反应方程式 

　　1D CSSF-TOCSY NMR技术是通过选择性的激发特定¹H核,激发后可以观察到只与被激发的¹H核有耦合关系的其他原子核的信号（如图2所示）,从而得出混合物中各种分子的结构信息。 

　　图2. TOCSY 信号传递示意图  

　　然而这种传递理论上会被没有H相连的C及杂原子（O,N）所阻断，针对这一问题，团队通过优化核磁实验参数（以苯乙烯为例，如图3所示），成功实现这种信号从苯环区域传递到取代基位置，获得完整的分子结构信息。 

　　图3. 苯乙烯不同混合时间的实验结果 (a) Mixing time: 5 ms. (b) Mixing time: 10 ms. (c) Mixing time: 20 ms. (d) Mixing time:200 ms. (e) Mixing time: 400 ms. (f) Mixing time: 800 ms. 

　　最终通过合适的核磁方法及参数设置，成功实现对复杂混合物体系（ ①非极性芳香族化合物：邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯和乙苯 ②极性芳香族化合物：苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸）的定性分析，实现各个完整分子结构在复杂混合物体系中的虚拟分离。（如图4、5所示） 

　　图4 非极性芳香族化合物（邻、间、对二甲苯、乙苯）  

　　　　图5 极性芳香族化合物（苯甲酸，苯甲醛，苯甲醇）   

　　鉴于当前芳香族混合物体系分析技术有一定局限性和挑战性，该研究提供了一套以高级液体NMR方法为主要手段的分析鉴定方法，解决了芳香族化合物在常规¹H NMR信号重叠问题，实现了对芳香族混合物体系各组分的虚拟分离，获得了各组分完整结构信息，完成了对芳香族混合物体系的定性分析。  

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mrl.2023.11.003