4.1 样品准备

制样会改变测量对象。固体溶解后可能发生质子化、氢键缔合或反应；粗产物进入溶剂后，某些组分可能留在沉淀中。只要存在这些过程，取到的溶液与称量时的全样品就需要分别描述。样品代表性(sample representativeness)指取样所得组成能否回答原样品的问题。常规溶液谱的目标若是确认可溶主组分的身份，可以明确限定这一对象；若目标是粗产物纯度或反应液组成，则必须检查未溶部分和取样损失。

任务不同，制样优先次序也不同。身份确认先要求目标物稳定溶解且关键区域可观察；定量核磁共振(quantitative NMR, qNMR)还要求称量和转移可追溯，待测物与标准的比例在制样中得到保持。研究 OH 或 NH 时，溶剂和微量水会参与交换，须保留交换条件。只有少量物料时，需要考虑适合探头的微量管，而不能直接缩短普通管的液柱。qNMR 的完整测量条件见7.1，标准与称量见7.2。

小规模溶解试验可先用相应普通溶剂筛选，再确认正式氘代溶剂中的情况；试验只回答当时的溶解行为。密歇根州立大学 NMR 设施还提醒，氘代氯仿可能呈酸性，酸敏感物质可能分解（Michigan State University NMR Facility，未注明日期）。因此，“此前同类化合物用过氯仿”不足以证明这一样品稳定。对未知物，宜保留未接触正式溶剂的原样，比较溶解前后的记录，而不是在全部物料中连续尝试多种溶剂。

可交换氢(exchangeable proton)的观察条件尤其需要提前确定。在含可交换氘的介质中，OH、NH 等位点可发生氢氘交换，原来的氢信号可能减弱或消失；交换快慢仍受官能团、酸碱性、温度和时间影响。无该峰不能独立证明结构中没有该基团。强氢键受体溶剂也会改变氢键分布和交换行为，因而同一个 OH 的位置与裂分可随溶剂而变；Reusch 的教学材料用醇类展示了这种变化（Reusch，未注明日期）。

溶剂筛选应围绕需要排除的候选进行。例如，两个候选只在是否具有 NH 上不同，先选能保留该证据的条件，再考虑测量效率。若为了溶解而改用交换性介质，应把 NH 证据标为当前条件下不可用。BIPM 的内标资料同时把溶解性、化学惰性和信号干扰列入定量设计，说明溶剂与标准需要成对检验（BIPM，2018）。

这里 \(p\) 无量纲；用 \(\mathrm{g}\)、\(\mathrm{g\,mol^{-1}}\) 和 \(\mathrm{L}\) 代入，\(n\) 的单位为 \(\mathrm{mol}\)，\(c\) 的单位为 \(\mathrm{mol\,L^{-1}}\)。若纯度未知，直接令 \(p=1\) 得到的是按全部称量质量属于目标物计算的名义浓度(nominal concentration)。它不能作为已知真实浓度。另一个常见差别是“加入溶剂体积”与“最终溶液体积”：溶解后体积未必严格相加，常规制样可以注明近似，精确定量则应采用经过验证的配制方法。

若希望把上述溶液降到 \(20.0\,\mathrm{mmol\,L^{-1}}\)，整份配成的最终体积应为 \(28.5\,\mathrm{\mu mol}/(20.0\,\mathrm{\mu mol\,mL^{-1}})=1.425\,\mathrm{mL}\)。这份溶液无需全部装入一个管。也可以从均匀母液取 \(0.240\,\mathrm{mL}\)，其中目标物为 \(47.5\times0.240=11.4\,\mathrm{\mu mol}\)，再配成 \(0.570\,\mathrm{mL}\)，浓度同为 \(20.0\,\mathrm{mmol\,L^{-1}}\)。移取器具及最终装管体积应满足当地设施要求。

式中 \(c_1,V_1\) 是母液浓度与取出体积，\(c_2,V_2\) 是稀释后浓度与最终体积。它假设移取样品与母液组成一致，并且该组分没有反应、吸附或析出。增加浓度可以增加检测区域内的自旋数，但也可能改变缔合、黏度或溶解状态。因而浓度选择要根据任务检验；没有适用于所有分子和实验的单一最佳值。

若温热后样品变清，必须在实际测量温度附近重新观察。冷却后析出的量会改变溶液浓度，转移时取到的部分也可能不同。分层时，上下相的组分分配不同；沉淀时，取上清液会选择性排除不溶组分。过滤或离心可改善用于测量的溶液，却同时改变证据范围。不能把去除的物质默认为“无关杂质”。

考虑一个教学混合物：原物料含 A \(6\,\mathrm{mg}\)、B \(2\,\mathrm{mg}\)，所选溶剂使 A 全部溶解，B 全部沉淀。上清液只出现 A 的信号，能够支持“上清液的可观察组分是 A”，不能支持“原样品只有 A”。原样品中 A 的质量分数仍为 \(6/(6+2)=0.75\)。若把全部 \(8\,\mathrm{mg}\) 代入 A 的浓度公式，还会高估 A 的物质的量。这个例子中的质量与溶解行为均为设定。

对透明却谱线变宽的样品，可比较不同浓度下的行为，同时固定溶剂、温度和采集条件。浓度依赖可能来自缔合，也可能来自酸碱平衡或交换，单一变化不足以给聚集下结论。若稀释带来新沉淀，原先用于式 (4.1-2) 的守恒假设就需要重查。应把每次取样后的外观和剩余物料保留在记录中。

液体、玻璃和空气的磁化率(magnetic susceptibility)不同，界面会扰动局部磁场。如果液面过近检测区域，即使目标物浓度更高，也可能得到较差的线形。匀场可调整磁场均匀程度，但可实现的结果受样品几何约束。UCSB 在 NMR600 低温探头上以残留氯仿氢信号测试体积影响：固定浓度、单次扫描和其余参数，缩短普通管液柱仍会降低信噪比并恶化线形（Zhou，2011）。这是特定装置的测试，不是所有探头的体积曲线。

厂家或设施给出的体积应连同条件引用。牛津 NMR 设施针对其常规精密 5 mm 管给出 \(4.0\text{–}4.5\,\mathrm{cm}\) 液柱高度（University of Oxford NMR Facility，未注明日期）；剑桥 NMR 服务的制样说明则建议约 \(0.7\,\mathrm{mL}\) 溶液（University of Cambridge NMR Facility，未注明日期）。这些值属于各自平台的制样要求，不能合并为通用最小体积。装管还需使用与仪器匹配的深度规，具体插入位置在当地培训中确认。

微量管通过减少液体横截面或采用与溶剂磁化率匹配的玻璃，改变少量液体的几何条件。JEOL 的专用管说明明确区分匹配玻璃微量管和底部缩径管，也提示自动进样兼容性及匀场设置需要匹配（JEOL，未注明日期）。因此，先确认管型、溶剂和探头支持，再计算能得到的浓度；本页不指定任何微量管的通用最小体积。

过滤适用于去除颗粒，但过滤材料可能吸附待测物或释放可溶成分。需要含量结论时，应验证回收与比例保持，或者把过滤后的溶液明确定义为测量对象。内标 qNMR 尤其要区分两种转移：均匀溶液按比例损失时，待测物与内标的比值可能保持；若一者吸附、沉淀或留在称量容器中，比值就会改变。BIPM 要求称量比能够对应最终被测溶液中的质量比，转移程序须检验这一假设（BIPM，2018）。

样品稳定性(sample stability)是指定溶剂、温度和时间范围内组成足够保持的性质。刚配制完成的谱与数小时后的二维谱若属于不同组成，不能直接合并解释。记录应包括原料编号、称量与已知纯度、溶剂和批次、最终体积或高度、管型、过滤及分相情况、配制时间、测量开始与结束时间、温度和外观变化。对怀疑变化的样品，可在较长实验前后用相同条件比较短氢谱；变化本身还需与重复采集的波动区分。

结构解释时，把“未观察到的信号”逐项追溯到制样条件。若可交换氢可能在溶剂中丢失，该信号不能用于排除含 NH 的候选；若组分可能被沉淀排除，缺峰不能用于证明原始混合物中没有它。能被这些检查保留的位移、积分和耦合证据，才进入候选比较表。样品管标签与原始数据编号应相互对应，使后来重处理或补采时能找到同一次制样记录。