核磁样品配置

翻译自NMR Facility in UC San Diego，这个作者布伦丹·达根，最后修改日期：2015年2月2日。这篇文章适用于巨大部分的核磁配样需求，当然对于我们中心现在的超低温探头（比常规探头灵敏度提高3-4倍，扫描累加时间减少9-16倍）我会相应修改和增加内容。

一般来说，越多越好。典型浓度范围为100μm至100 mM，但也可能在该范围之外工作。5毫米管所需体积为500微升，1.7毫米管所需体积为35微升。请注意，信噪比的增加和扫描次数关系是开平方根，也就是说将样品浓度减半需要四倍长的实验时间才能产生相同的灵敏度。

译者注：这一点很重要，如果你的样品很稀，请注意溶剂量不要太多。但是也不要因为想提高样品浓度，样品量太少（5毫米核磁管所需体积量500微升），因为样品量太少会导致匀场不好，匀场不好导致谱峰变宽或者裂分，也会降低灵敏度。

译者注：这里面的样品浓度，其实和你要采集的核磁实验类型有关系。比如你要采集氢谱，那么因为氢的核磁灵敏度最高，所以需要的浓度其实不需要很高，常规核磁探头样品浓度在100um到1mM左右就可以了；而碳谱一般需要10mM左右，其他杂核谱图或者二维谱图都不一样。但是我们这边都是说在可接受的实验时间范围内，一般是10分钟到半小时的实验累加时间所需要的浓度。对于超低温探头，浓度还可以更低。

译者注：这里说的浓度越多越好，也是有限制的。这个前提是不要影响溶剂粘性，也就是说不能因为太浓导致溶液太黏，如果太黏也会导致匀场不好，还会导致弛豫变快而谱峰变宽。所以一般测试氢谱，浓度不要太高，比较稀的浓度不仅可以避免分子之间相互作用，还可以提高核磁弛豫时间，使得谱图分辨率更高。对于有π-π堆积，也需要注意浓度问题。

一般来说，越纯越好，但这取决于你想做什么。确认反应结果可能只需要检测特征峰，因此不需要纯化。如果您试图确定未知样品的结构，那么您的样品应至少为85%纯度，并作为单峰从LC中洗脱。用于三维结构测定的生物分子样品应在凝胶上显示单一条带。

译者注：请注意杂质也可能来自溶剂。

溶剂应进行氘化，以避免溶剂信号过大导致覆盖样品信号，同时也可以实现锁场来减少核磁信号偏移的可能性。如果样品上有需要检测的活泼氢基团（例如-NH，-OH），则避免使用D2O和甲醇-d4等质子溶剂，而乙腈-d3和DMSO-d6是更好的选择。如果可能，尽量不要使用混合溶剂，因为混合溶剂更难锁场和匀场。

译者注：当然核磁实验也可以需要氘代试剂。普通核磁匀场使用的是氘代试剂的氘信号作为匀场，核磁还可以使用1H或者19F作为匀场。另外普通溶剂信号会有很强的氢谱信号，你也可以使用压制溶剂峰技术把溶剂峰压制下去；还有如果你测试氘谱，你就不能用氘代溶剂了；如果测试31P，当然你也可以不用氘代溶剂。

对于生物分子样品，首选磷酸盐缓冲液，因为它们不会引入额外的信号，但Tris、HEPES会有额外的信号，但是如果在标记样品中使用的话，也是没有问题的，因为未标记化合物的信号将被过滤掉。pH值应为生理性或酸性，以减缓酰胺与溶剂的交换。通常会添加盐来调节PH，但要注意，高浓度（>150 mM）会使整个频率范围的均匀激发变得更加困难，并会增加样品局部加热。

译者注：对于pH的选择，盐浓度的选择，这些都是要综合生物样品稳定性和谱图出峰情况来决定的。

你的解决方案应该很清楚。混浊的溶液表明样品没有完全溶解。这样的溶液将更难匀场，并将导致峰值变宽。如果样品不溶解，请考虑过滤或离心去除不溶性物质。

使用足够质量的管子。低等级或一次性管道将更难匀场，导致更宽的峰值。可接受Wilmad 535-PP-7或同等产品。如果使用Shigemi核磁管，确保其为Bruker型，底部长度较小，为8 mm。瓦里安Shigemi管比较长，有可能会损坏Bruker探头。

下表列出了不同制造商使用的型号代码。

尺寸	供应商	型号	链接
5 mm	Wilmad	535-PP-7	Link
5 mm	Kontes	897241-0000	Link
5 mm	Norell	S-5-600-7
5 mm	New Era	NE-UP5-7
5 mm Shigemi	Sigma-Aldrich Wilmad Bruker	BMS-005TB for water CMS-005TB for chloroform DMS-005TB for DMSO MMS-005TB for methanol
1.7 mm, rack of 96	Bruker	Z106462	Link

不要使用刷子。这可能会在管的内表面上产生划痕，从而导致磁均匀性降低、匀场效果变差而谱峰变宽。一般情况下，用丙酮、蒸馏水和甲醇冲洗管道就足够了。最后用氘化水冲洗将交换吸附在玻璃上的质子。核磁共振设备有冲洗5毫米管子的设备，可以借用。不要在烤箱中烘干管子。热量将导致管子弯曲，因此匀场变得困难，弯曲的管子可能最终损坏探头。最好在真空下干燥管道。

必须使用足够的体积来填充有效检测区域。使用较少样品量会导致样品难以匀场，并导致更宽的峰值。使用太多会稀释你的样品和浪费溶剂。

下表列出了不同尺寸NMR管的最佳体积和填充高度。请注意，SSPPS NMR设施没有任何能够处理10mm NMR管的探头（厦门大学也没有），3mm管需要一个特殊的适配器来安装5mm旋转器，而1mm管可以与1.7mm探头一起使用（厦门大学也没有1.7mm 探头的液体核磁）。

核磁管磁场	体积量	样品高度
1 mm	5 uL
1.7 mm	35 uL	30 mm （不适用厦门大学）
3 mm	160 uL	30 mm （不适用厦门大学）
5 mm Shigemi	280 uL
5 mm	500 uL	40 mm
10 mm	4000 uL	40 mm

译者注：厦门大学的所有液体核磁都是 5mm 探头，所以这次磁体都没有办法使用 10mm 的核磁管。但是可以使用小于 5mm 的核磁管，但是需要有相应的适配器。目前厦门大学高场核磁中心有 1.7 mm，3 mm 的核磁管已经相应的转 5mm 的适配器。当然你可以购买厚壁的核磁管，也就是外径是 5mm，内径只有 3mm或者更小；也有那种 在转子那边是5mm外径，而在检测区域只有 3mm 或者更小 1mm 内径的核磁管。

最简单的方法是使用注射器或移液管，并在将溶液输送到管底部时将其倒出。替代长注射器的方案是将含有样品的1.7 mm NMR管的样品置于离心管中，并将其离心一到两分钟，以便将溶液打入底部。