核磁共振光谱可用于工业大麻热解液的定量化学成分分析

我们迫切需要增加可再生能源，以减少对煤炭、石油和天然气的依赖，减少气候变化的影响。其中一种可再生能源是通过生物质(有机物，如木材和植物)的热降解来生产能源。

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从生物质中产生能量的方法有几种:直接燃烧、气化、慢热解和快速热解。每一种不同的方法都有各自的参数，如温度、热速率和停留时间，并且每种方法在不同类型的生物质中效果最好。

生物质增长最快的市场之一是工业大麻工厂大麻．因为它生长快且轮作周期短。这些是生物质材料的理想特性;它能在短时间内产生大量的能量。这种植物的叶子、赫德(生产大麻纤维和种子的副产品)和根通过缓慢热解的方法进行热降解。

目前研究缓慢热解的一个领域是通过寻找反应副产品、生物炭和热解液体的应用来提高这一过程的环境可持续性。生物炭已被发现是一种有效的土壤改良剂，但使用热解液体已被证明更难实现。

在热解液体中发现的大量化合物的复杂混合物一直是确定可能应用的关键挑战。为了开发商业上可行的应用，这些馏分的组成的定性和定量分析是必不可少的。

到目前为止，已有几种分析技术用于这些副产物的表征，包括傅里叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱(GC-MS)、液相色谱-质谱(LC-MS)和核磁共振(NMR)光谱。然而，大多数研究都侧重于定性信息，而不是定量信息。

东芬兰大学最近的一项研究使用核磁共振波谱法确定了热解液体的化学成分和浓度。

对工业大麻的叶、根(大麻纤维和种子生产的副产物)和根分别进行了缓慢热解。采用70℃(水基馏分)和130℃(生物油馏分)两种不同的冷凝温度将热解液分离为水基馏分和生物油馏分。

¹H NMR和¹³然后使用Bruker Avance III HD 600mhz光谱仪对大麻植物每个区域的馏分物进行C NMR测量。结构测定使用2D NMR技术进行，化学浓度使用Bruker Topspin软件中的三次样条基线相关程序进行。

在热解液体样品中鉴定出超过115种化合物。生物油组分主要由脂肪酸、酚类、左旋葡聚糖、三萜类和大麻二酚组成。而水基馏分含有三种主要化合物:乙酸、甲醇和丙酸。

在大麻植物的不同部位发现含有不同浓度的这些化合物:叶子中含有的芳香化合物浓度最高(12.4 mM)，相比之下，茎和根(分别为6.9 mM和8.6 mM)。然而，赫德含有最高浓度的醋酸，甲醇和丙酸。

这种对工业大麻缓慢热解过程中热解液的定性和定量分析，提供了关于该副产物化学成分的详细信息，可用于帮助开发热解液应用。

核磁共振是分析大麻等未知复杂植物基质的关键技术。在分析之前不需要化学分离，也不需要任何化合物特定的对照品，这种技术的独特特点是任何混合物的全面分解。布鲁克在核磁共振领域拥有超过60年的突破性创新，仍然在不断推动可能的边界。

参考

• 意大利蒜味腊肠,A。,等．（2021).工业大麻叶、赫德和根缓慢热解液体的比较研究。分子。https://doi.org/10.3390/molecules26113167．

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