【摘要】 然而，核磁共振装置作为分析工具在许多领域的成功应用与它与不同化学计量方法的耦合有着内在的联系。

低场核磁共振（NMR）一般有三种模式:光谱、成像和弛豫测量。在过去的12年里，光谱学的模式，也被称为台式核磁共振，紧凑核磁共振，或只是低场核磁共振，由于新的永磁材料和设计，经历了仪器的发展。因此，台式NMR已成为过程分析控制（PAC）中使用的强大分析工具。然而，核磁共振装置作为分析工具在许多领域的成功应用与它与不同化学计量方法的耦合有着内在的联系。Diego Galvan[1]等人综述了台式核磁共振和化学计量学在化学分析中的发展，包括在燃料、食品、制药、生化、药物、代谢组学和聚合物等领域的应用。并综述了不同的低分辨率核磁共振光谱采集方法和化学计量学的校准、分类、识别、数据融合、校准传递、多块和多路技术。

 

图1 (A)核磁共振波谱学领域的发展时间表。(B)磁场强度总结。标准台式(实验室)永磁结构示意图:(C)平行板磁铁和(D)圆柱形哈尔巴赫磁铁[1]。

 

近年来，寻找紧凑、快速、易于操作的仪器方法已成为“现代分析化学”的一个趋势。目前，一些经典的参考方法，如色谱法、光谱法或光谱学，如高分辨率核磁共振（HR-NMR），成本高，操作繁琐，有时与“绿色分析化学”的原则相违背。

 

分析、仪器和财务限制仍然被认为是过程分析控制（PAC）或过程分析技术（PAT）的重要瓶颈，它们的主要目标是快速和现场获得工业中使用的化学过程的定性和定量分析信息。这些限制阻碍了色谱或光谱方法(如HR-NMR)的大规模实施。从这个意义上说，使用便携式设备可以帮助克服这些限制，因此它们越来越多地应用于所有分析部门。为了满足绿色分析化学和PAC/PAT的最低要求，光谱技术越来越被证明适用于这些场景，因为它们相对便宜、便携、准确、快速和非破坏性技术，允许现场应用、分配，或者只需要很少（或不需要）样品制备和维护协助。这些技术已与化学计量工具结合广泛使用，因为由于缺乏样品预处理和仪器噪声、环境和重叠信号的干扰，产生的数据的解释可能很复杂。

 

台式核磁共振技术或低场核磁共振波谱，也称为中分辨率核磁共振是一种新兴的、相对较少探索的技术。目前的核磁共振技术是化学和生物化学解释最强大的工具之一，使用不到毫克的样品量，就可以提供关于给定物质纯度、分子化学环境、化学键和原子立体化学的高度信息光谱。然而，目前大多数核磁共振应用都是基于高分辨率的高场仪器，它们的结构中不可或缺地使用了超导电磁铁。基于超导技术的核磁共振设备的主要缺点是，由于获取和维护这种仪器的成本很高，它对大型研究中心的限制。此外，它还需要一个合适的安装环境。

 

图2 原型台式核磁共振设备。[1]。

 

由于材料工程、设计和仪器仪表的不断进步，这些限制随着2010年台式核磁共振光谱仪的引入而最小化。这些设备工作在较低的磁场强度（1.0-2.1 T）比高场仪器。它们在结构中使用永磁体，但仍然具有足够的光谱分辨率来区分不同的化学基团。相比之下，与HR-NMR仪器相比，台式NMR设备在分析时间内具有更大的频谱重叠和频率轴偏移，使得这些仪器的光谱难以直接解释。然而，化学计量学工具（如探索性分析、分类或回归）促进和支持了它们的使用。

 

[1] GALVAN D, DE AGUIAR L M, BONA E, et al. Successful combination of benchtop nuclear magnetic resonance spectroscopy and chemometric tools: A review [J]. Analytica Chimica Acta, 2023, 1273: 341495.

 

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