Boron NMR

硼核磁介绍

硼存在19.9%的10B,自旋为3,相对于天然丰度的碳灵敏度为23.2倍,谱宽在210ppm,从-120到90ppm,相对T1位0.5s,标准物质可以为溶解在CDCl3的15% BF3.OEt2;而80.1%的11B,自旋为3/2,现对于天然丰度的碳灵敏度为770,相对T1为0.5s,标准物质也是溶解在CDCl3的15% BF3.OEt2,但是采集11B谱,如果不是用石英核磁管,一般都可以看到很宽的玻璃里面B的峰,参考文献

关于11B的背景信号,Glenn Facey博文中有讲到正常NMR探头和核磁管都会有19F,23N,27Al,29Si,65Cu,10B和11B的背景噪音。文章中还列出他们的探头在没有核磁管,各种核磁管时候的11B的背景信号。Peter Kiraly的文献Background‐free solution boron NMR spectroscopy讲到可以通过10B测试,可以减少玻璃背景。

实验一

实验条件:四羟基二硼溶解在氘代甲醇。在配有超低温探头CPBBO的Bruker 600MHz核磁共振谱仪采集10B和11B谱图。


结果分析:


因为硼有两种同位素,所以二硼就会有三种组合,11B-11B, 11B-10B, 10B-10B, 分别的比例为64%, 32%和4%。从第一张谱图也可以看出来,有两个地方有谱图,30.91和19.14/18.57ppm,分别对应11B-11B和11B-10B,而且他们的积分比例应为128%:32%,差不多是4:1,谱图积分只有1:0.35,主要是由于谱图重叠和基线问题导致。但是11B-10B为啥是裂缝的两个谱峰,我还没有搞懂?而且两个峰的弛豫也不一样。


而对于10B谱,也对应了11B-10B和10B-10B,出锋位置在30.80和18.81ppm,对应的积分比例理论应该为32%:8%,实验1:0.31,可能和谱图重叠有关系。而且11B-10B的峰弛豫比10B-10B快。可以发现这两个峰的出锋位置和11B中的两个峰的出锋位置是 一样的,这里面的道理我也没有想明白。如果是同位素效应,应该11B-11B和11B-10B,10B-10B出锋都不一样。但是不知道为啥11B-11B在11B谱中的出锋和11B-10B在10B出锋位置一样,而11B-10B在11B谱中的出锋和10B-10B在10B谱中的出锋一样。


实验二

实验条件:100mM的分子溶解在CDCl3,在配有超低温探头CPBBO的Bruker 600MHz核磁共振谱仪采集。采集B11谱图参数:NS=512,TD=8192,DE=38us。采集B10谱图参数:NS=1594, TD=8192, DE=28us。


实验结果:

从实验中可以看出来11B确实比10B灵敏度高很多,而且在-10ppm左右的背景信号会影响整个谱图的基线情况。