DFT辅助的自然丰度13C零场核磁共振:基于光学磁力计的方法

零场核磁共振波谱在摒弃大型均匀磁场的同时,通过探测原子核间的标量J耦合,实现了低成本、几何灵活且能穿透导电外壳的检测。尽管具有这些优势,但灵敏度不足以及零场下密集谱多重峰预测困难,限制了其在化学分析中的广泛应用。本研究首次采用紧凑型商用87Rb磁力计,在无需超极化或特殊样品制备的情况下,实现了自然丰度(1.1%)13C零场核磁共振波谱对现成液体的检测。仪器改进带来了灵敏度提升、<250毫赫兹线宽以及>一周的稳定性,使研究人员能够在13个分子库中获取同位素异构体分辨的指纹图谱,甚至能识别稀有的(0.0121%)双13C标记物种。与此同时,该工作展示了基于振动校正密度泛函理论的零场核磁共振波谱预测方法,能够以几赫兹的精度预测化学多样性分子的波谱。将实验与这些计算结果进行对比,可揭示具有化学信息意义的残余偏差,反映高离子强度下的氢键、水合作用及离子配对。这些成果共同推动密度泛函理论辅助的零场核磁共振波谱成为无场约束分子识别及通过响应性J耦合观测量提取瞬态溶液态结构的通用平台。
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提交arXiv: 2026-04-28 19:20

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