基于虚拟“色谱固定相”的NMR中色谱技术及其分离性能研究

二维扩散排序谱技术被称为NMR中色谱技术，它能够同时给出复杂混合物的组成与分子结构信息。该项技术的核心是分子自扩散系数必须存在较大差别。在核磁试剂中溶入高分子等虚拟"色谱固定相"是扩大分子自扩散系数差别的一个有效手段，所以发现对复杂混合物分离性能好的虚拟"色谱固定相"具有重要的意义。本项目拟采用不同分子量的含有羧基或酰胺等功能基团的高分子作为虚拟"色谱固定相"，将之用于发酵液中单糖和寡糖的分离分析中，得到分离性能好的虚拟"色谱固定相"。同时考察浓度、温度或溶剂pH值等因素对分离性能的影响，探讨基于虚拟"色谱固定相"的NMR中色谱技术的分离理论及模型，建立NMR中色谱技术用于发酵液中单糖和寡糖的分离分析的方法标准。本项目的成功能够为复杂混合物的分离分析提供一个具有重要参考价值的方法，并且可以深化与扩展经典色谱分离理论。

发现分离性能优异的基质或虚拟“色谱固定相”并对分离性能的影响因素进行系统性研究是NMR中色谱（CNMR）技术领域的一个重要课题。本项目完成的研究工作和取得的成果如下：（1）考察了作为基质的聚乙烯吡咯烷酮在有机体系中的分离性能，明确了分离条件对分离性能的影响，发现分子极性是导致分析物之间自扩散系数差值变大的真正内因；（2）研究了作为基质的聚二甲基硅氧烷（PDMS）在有机体系中的分离性能，得到对大多数类型有机化合物具有强大分离能力的基于PDMS的CNMR技术；（3）利用基于PDMS的CNMR技术对一个经模拟构建的偶联反应成功进行了原位反应监控分析，并且对该技术的影响因素进行了初步研究；（4）利用硅溶胶、铕盐等物质初步发展出适用于水体系的CNMR技术，实现了对水溶液中混合物组分NMR信号的分离；（5）利用基于硅溶胶的CNMR技术成功分离富马酸和马来酸这一对同分异构体。总之，通过本项目的执行，成功得到了一个具有分离能力强大、可适用的分析物类型广、实验成本低等特点的适用于有机体系的CNMR技术，并初步研究了分离条件对其分离性能的影响，为该技术在实际体系中的应用打下了较为坚实的基础，另外，对适用于水体系的CNMR技术也进行了初步研究，得到两个具有潜在分离能力的基质。