qNMR技术文章

【连载】The Gateway to qNMR　～～　「第1回　高精度化qNMR 之始」

　　本文由和光纯药株式会社化成品研究所 三浦亨执笔，并收录于和光纯药时报 Vol.85 No.3（2017年7月号刊）中。

◆序言

　　qNMR（quantitative Nuclear Magnetic Resonance），又称定量NMR，是可有效地检测出实验对象物质含量的方法，近来饱受各方瞩目。该系列文章中，和光将在向各用户提供qNMR相关信息的同时，介绍和光的经验及公定法动向等。

◆高精度化qNMR 之始

　　核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance：NMR）光谱是从信号的化学位移值、耦合和分子内积分比等信息，来推断物质分子结构的，因此在有机化学和天然产物化学等领域中，主要可用于已解析分子结构的定  性分析实验。在1H NMR光谱上观察到每个H原子信号的面积比与分子上的质子数成比例，如表1所示。

　　由于这种现在不仅在分子内而且在分子间也是共通的，如表2所示，制备添加了与检测物质不同浓度或已知纯度的内标准物质（qNMR用参考物质）的样品溶液，通过检测1H NMR光谱，以参考物质的浓度或纯度为参考标准，可从信号面积比关系快速检测出对象物质的浓度或纯度。qNMR不是以每个检测对象物质的分子所拥有的吸光和荧光等物理性质作为指标，来求得分子质子量的物质含量的方法，因此它是一种可应用于试剂、残留农药、天然产物和食品添加剂等精确纯度定量，绝对定量不含标准品物质的定量方法。

　　该原理利用的[NMR定量法]（由于精度低，因此此处不宜成为qNMR。）很早之前就被NMR分析员和合成者等应用于有机合成回收率的确认，但由于为确定准确的定量方法，并且检测用的qNMR国际单位体系（SI）参考物质（SI是物质量，物质量是准确定量的）等基础设施尚且不足，因此NMR法精度不足，在要精度要求的分析现场中，几乎不被分析人员采用。

　　实际上，最先将瞩目于将高效性的qNMR 作为物质含量检测法，并考虑到高精度性的是日本计量测量领域的国家计量机关，及产业技术综合研究所计量标准综合中心（National Metrology Institute of Japan :NMIJ）。他们向检测条件等的高精度化发起挑战，以便将qNMR应用于日本国家标准物质（National Standard）NMIJ CRM的纯度检测。与此用时，策划医药品和食品相关公定法（日本药局方、食品添加物公定书）的国立医药品食品卫生研究所也瞩目于将qNMR高效性应用于公定法中。之后，经济产业省和厚生劳动省两个研究机关组建，着手共同研究qNMR的高精度化。

这个共同研究组织加上NMR装置生产商日本电子株式会社、试剂生产商和光纯药株式会社，总共有4个单位组成。该共同研究组织的参与人员称之为[qNMR会议]。

　　2009年，共同研究组织的主要成员增加了花王株式会社，根据经济产业省委托实施基准认证研究开发事业[1对多型校正技术研究开发]，如表3所示实施以qNMR高精度化为目标的基础设施整理。

近年来，有很多关于qNMR可精确定量的检测案例被报道出来。实际上，原药、食品添加剂、农业残留、氨基酸、 真菌毒素和海洋毒素等，到目前为止仍难以供给绝对纯度保证的标准物质和标准品。但是通过1H qNMR的应用，上述供给问题以多数国家计量机关和纯药为首将得以解决。

　　此外，通过制备准确添加了用于1H qNMR开发的SI可追溯认证标准物质（CRM : certified reference material）的样品溶液作为qNMR的参考物质，通过在1H qNMR条件下对该样品溶液的检测，得到SI可追溯源的精确定量。此方法被报道称为AQARI（Accurate QuAntitative nmR with Internal reference substance）法5-7）。

　　日本药局方和食品添加剂公定书等公定法中，已经开始采用该AQARI 法的1H qNMR法，作为精确检测纯度和含有率的定量方法8）。虽然日本药局方仅限于原药等领域的应用，但已经有八种定量指标成分标准品的纯度检测和食品添加剂公定书中的三种定量对象标准品纯度测定采用1H qNMR法。

　　如上所述，1H qNMR是原理上不同于常规色谱法的创新性定量检测方法，是一种可以有效获得SI可溯源精确定量的方法，因此，它不仅可应用与医药品和食品领域，也可应用于如化学工业等需要获得精确定量值的各种不同领域中。

　　下回将以实际检测法为中心展开话题。

◆参考文献

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[8]　Hosoe, J. et al . : Pharmaceutical and Medical Device Regulatory Science, 45, 243 （2014）.

 

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