核磁共振-NMR qNMR檢測技術應用於有機磷農藥定量分析

近期，定量NMR (qNMR) 已經被廣泛用於測定物質的純度與濃度，該方法不需要目標化合物的標準品做為參考，因為在大多儀器的定量檢測都需要有已知濃度標準品做標定， qNMR將會是在樣品製備與前處理上較為簡易的檢測方法。本文是介紹qNMR在農藥定量中的應用，其中測定商業有機磷農藥 (isoxathion oxon) 的純度。

農藥大致上分為生物性農藥與化學性農藥，儘管生物性農藥在近幾年漸漸被推廣出來，但化學農藥目前仍屬農藥之大宗。然而在臺灣使用農藥的比例占全球前幾名，其中又有機磷農藥對哺乳動物是具有急性且毒性較強的。其是磷酸酯化的化合物或其它衍生物，在農業上多作為殺蟲劑使用。而臺灣農民大多仰賴農藥來除草除蟲，所以在農藥檢測的方面就顯得更加重要了。

▲ 圖1. 有機磷農藥Isoxathion oxon的結構式

表1. 樣品化合物的基本資訊

Sample	Lot	Purity(%)	Appearance	m.p.(°C)
Starndard isoxathion oxon	1	96.9	Yellow-brown crystalline powder	49.5
Starndard isoxathion oxon	2	98.9	White crystalline powder	51.7

*Determined via GC analysis

qNMR標定參考
qNMR使用六甲基二矽烷 (HMD) 作為參考標定。 HMD在圖譜上化學位移0ppm處出現NMR信號，但HMD不是可溯源的內標準品，因此其濃度先經認證過的參考樣品鄰苯二甲酸二乙酯做為校準。因此建立了qNMR測量時使用HMD的做為內標的可用性。 NMR測量時使用HMD的做為內標的可用性。

qNMR測量條件
表2顯示了NMR測量條件。重要的一點是將Recycle delay設置為縱向relaxation time (T 1) 的五倍以上，以防止訊號過飽和。

表2. 實驗測量條件

Parameter of JNM-ECA600
Observed nucleus	¹ H
Observed range	-5ppm〜15ppm
Data points	32K
Digital filter	ON (8times)
Recycle delay	60s
Flip angle	90°
Scans	8 scan
Temperature	25 °C
Spinning	OFF

實驗的結果與討論
兩種isoxathion oxon樣品的qNMR圖譜

▲ 圖2. 兩種isoxathion oxon樣品的qNMR圖譜

圖2顯示了兩種有機磷農藥isoxathion oxon 的Lot.1和Lot.2 NMR圖譜。 Lot.1的圖譜顯示出許多雜質峰的訊號(*)，表示該產品的純度及品質是較低的。將圖譜中的HMD訊號與目標物isoxathion oxon的主要訊號peak (分別標示為a、b、c、d、e)，再以qNMR的分析技術推導出有機磷農藥的濃度(列於表3.) 。由表3的結果顯示有機磷農藥Lot.2 的計算的濃度98.5±1.3％與商業所附的樣品濃度結果一致，但Lot.1的計算濃度75.4±0.2％與所附的樣品濃度96.9％不同，因此這被認為可能是不合適的方法。

表3. qNMR和GC / MS的定量分析結果

	NMR peak (ppm)					Average	GC/MS Area ratio
	a 7.85	b 7.49	c 6.81	d 4.25	e 1.32	Average	GC/MS Area ratio
Lot.1	75.3% (0.8)^a)	75.1% (0.9)^a)	75.5% (0.7)^a)	75.8% (0.9)^a)	75.4% (0.9)^a)	75.4% (0.2)^a)	75.3%
Lot.2	99.0% (0.3)^a)	99.3% (0.5)^a)	96.3% (0.2)^a)	99.4% (0.6)^a)	98.6% (1.1)^a)	98.5% (1.3)^a)	98.5%