TIỂU LUẬN về các LOẠI PHỔ

Dao động của phân tử CO2 có thể phântích thành 3 dao động chuẩn tắc, mỗi dao động chuẩn tắc có một tần số riêng.Trong đó, dao động chuẩn tắc tần số ν1 là không hoạt động hồng ngoại vì là

CHƯƠNG 3

PHỔ RAMAN

Hiệu ứng Raman do nhà vật lý học Ấn Độ C.V Raman phát hiện năm

1928 Nguyên nhân chính của hiệu ứng này là do các dao động rung, xoay củaphân tử làm thay đổi mức năng lượng của chúng, do đó ánh sáng tới sẽ tán xạcác tần số khác với tần số của ánh sáng kích thích

Tán xạ Raman là một quá trình tán xạ không đàn hồi giữa photon (lượng

tử ánh sáng) và một lượng tử dao động của vật chất hay mạng tinh thể Sau quátrình va chạm, năng lượng của photon giảm đi (hoặc tăng lên) một lượng bằngnăng lượng giữa hai mức dao động của nguyên tử (hoặc mạng tinh thể) cùng với

sự tạo thành (hoặc hủy) một hạt lượng tử dao động Dựa vào phổ năng lượngthu được, ta có thể có những thông tin về mức năng lượng dao động củanguyên tử, phân tử hay mạng tinh thể Giống như các mức năng lượng củaelectron trong nguyên tử, các mức năng lượng dao động này cũng là đại lượngđặc trưng, có thể dùng để phân biệt nguyên tử này với nguyên tử khác Chính vìthế, tính ứng dụng của phổ Raman là rất lớn

Tuy nhiên, so với các quá trình tán xạ đàn hồi (năng lượng của photonkhông đổi) thì xác suất xảy ra tán xạ Raman là rất nhỏ Để quan sát được vạchRaman, ta phải tăng cường độ của vạch Raman và tách vạch Raman khỏi vạchchính

Việc tách phổ có thể thực hiện khá đơn giản bằng một kính lọc, hay phức tạphơn một chút là phép biến đổi Fourier Hệ biến đổi Fourier là một hệ phổ biếntrong ngành quang học và quang phổ, người ta dùng một hệ giao thoa kếMichealson với một gương có thể dịch chuyển Độ dịch chuyển của gương cóthể điều khiển chính xác nhờ hệ vân giao thoa của một laser có bước sóng chotrước Dựa vào độ dịch của gương, ta có thể có hàm Fourier của nguồn sáng cầnnghiên cứu Ngoài ra có thể có các hệ khác nữa

Để có được cường độ vạch Raman lớn, cách đơn giản nhất là chiếu chùm sángtới với cường độ lớn ví dụ như dùng tia laser để chiếu, nhưng cách này cũngkhông hiệu quả lắm Hiện nay có 2 phương pháp cộng hưởng thường được ápdụng trong tán xạ Raman để khuyếch đại vạch Raman

Phương pháp đầu tiên được dùng là CARS, viết tắt của CoherentAntistokes Raman Scattering Nguyên tắc của phương pháp này là chiếu haichùm sáng (laser) có độ chênh lệch năng lượng và xung lượng đúng bằng nănglượng và xung lượng của lượng tử dao động Tương tác giữa hai chùm này sẽlàm số hạt lượng tử dao động tăng lên nhiều, dẫn đến xác suất va chạm khôngđàn hồi tăng lên (giống như trường hợp phát xạ hấp thụ ánh sáng của nguyên

tử, trong trường photon lớn thì xác suất bức xạ hay hấp thụ tăng)

Phương pháp thứ hai là SERS (Surface Enhanced Raman Scattering), tăngcường độ vạch Raman bằng plasmon bề mặt (surface plasmon) Plasmon bề mặt

là một dạng lượng tử của trường điện từ trong môi trường plasma có hằng sốđiện môi âm, ví dụ như trong kim loại với tần số sóng điện từ nhỏ hơn tần sốplasma của electron trong kim loại

Khi sóng điện từ truyền dọc bề mặt một tấm kim loại với tần số sóng nhỏ hơntần số plasma của electron trong kim loại, tương tác của sóng và plasmaelectron (một trạng thái mà tất cả các electron chuyển động như một thể thốngnhất) làm sóng điện từ có thể thâm nhập vào môi trường (gần bề mặt) và định

xứ ở đó Dùng surface plasmon có thể tăng cường độ điện trường một cách cục

bộ, vì thế, khi đưa nguyên tử cần đo phổ Raman vào khu vực điện trường cao

đó, tương tác giữa nguyên tử và trường điện từ sẽ mạnh hơn, dẫn đến phổRaman có cường độ lớn hơn Phương pháp SERS hiệu quả hơn CARS rất nhiều,nhưng lại rất khó thực hiện vì phụ thuộc nhiều vào tính chất bề mặt kim loại vàtần số plasma của kim loại

3.1 NGUỒN GỐC PHỔ RAMAN

Hình 3.1 Sự khác nhau về cơ chế giữa phổ Raman và phổ hồng ngoại

Như ta biết, các dịch chuyển dao động có thể quan sát được trong vùng phổ

IR hoặc phổ Raman Trong phổ IR, ta có thể đo được sự hấp thụ ánh sang hồngngoại do mẫu như là một hàm của tần số Phân tử hấp thu năng lượng  E hv

từ nguồn IR tại mỗi dịch chuyển dao động Cường độ hấp thụ IR được xác địnhbởi định luật Lambert-Beer:

0

cd

I I e 

Trong đó I0 và I lần lượt là cường độ của chùm ánh sáng tới và chùm ánhsang truyền qua,  là hệ số hấp thụ phân tử Còn c và d lần lượt là nồng độ củamẫu và bề rộng của mẫu

Trong phổ hồng ngoại, người ta thường vẽ độ truyền qua phần trăm(T) theo

mẫu được chiếu xạ bởi chùm laser cường độ mạnh trong vùng tử ngoại-khả kiến(v0) và chùm ánh sáng tán xạ thường được quan sát theo phương vuông góc với

chùm tia tới Ánh sáng tán xạ bao gồm hai loại: một được gọi là tán xạ Rayleigh,rất mạnh và có tần số giống với tần số chùm tia tới (v0); loại còn lại được gọi là

tán xạ Raman, rất yếu( 10 5

 chùm tia tới) có tần số là v0v m, trong đó v mlà tần

số dao động phân tử Vạch v0 v mđược gọi là vạch Stockes và vạch v0v mgọi làvạch phản Stockes Do đó, trong quang phổ Raman, chúng ta đo tần số daođộng (v m) như là sự dịch chuyển so với tần số chùm tia tới (v0) Khác với phổ

hồng ngoại, phổ Raman được đo trong vùng tử ngoại-khả kiến mà ở đó các vạchkích thích (laser) cũng như các vạch Raman cùng xuất hiện

Theo lý thuyết cổ điển, tán xạ Raman có thể được giải thích như sau: Cường

độ điện trường E của sóng điện từ (chùm laser) dao động theo thời gian códạng:

0cos 2 0

E E v t (3-1)Trong đó, E0là biên độ dao động và v0là tần số laser Nếu một phân tử hai

nguyên tử được chiếu bởi ánh sang này thì một momen lưỡng cực điện sẽ xuấthiện do cảm ứng có dạng sau: PEE0cos 2v t0 (3-2)

Trong đó  là hằng số tỷ lệ được gọi là hệ số phân cực Nếu phân tử daođộng với tần số v m, thì sự dịch chuyển q của hạt nhân có dạng sau:

0cos 2 m

q q v t (3-3)Trong đó q0 là biên độ dao động Với biên độ dao động nhỏ,  là hàm tuyếntính theo q Do đó, chúng ta có thể viết:

0

0

q q

Theo lý thuyết cổ điển, số hạng thứ nhất mô tả một lưỡng cực dao động mà

nó bức xạ tần số v0(tán xạ Rayleigh); số hạng thứ hai là tương ứng với tán xạ

Raman với tần số v0v m (phản Stockes) và v0 v m(Stockes)

điện tử Đường chấm chấm mô tả trạng thái ảo để phân biệt nó với trạng tháikích thích thực Như ta biết, mật độ phân tử ở trạng thái =0 là lớn hơn rấtnhiều ở trạng thái =1(định luật phân bố Maxwell-Boltzmann) Do đó, ở điềukiện thường các vạch Stockes (S) mạnh hơn vạch phản Stockes (A) Do cả haiđều cho thông tin giống nhau, nên người ta chỉ đo phần phổ Stockes.

Hình 3.2 So sánh các mức năng lượng của phổ Raman thường, Raman cộng hưởng và huỳnh quang cộng hưởng

Tán xạ Raman cộng hưởng (RR) xảy ra khi vạch kích thích được chọn sao chomức năng lượng của nó nằm trên vùng kích thích điện tử Ở trạng thái lỏng vàtrạng thái rắn, các mức dao động được mở rộng tạo nên một vùng liên tục Ởtrạng thái khí, một vùng liên tục nằm trên một chuỗi các mức gián đoạn Sự kíchthích các vùng liên tục này tạo thành phổ RR làm tăng mạnh dãy Raman bắtnguồn từ sự dịch chuyển điện tử đặc biệt này Thuật ngữ “tiền cộng hưởng”được sử dụng khi vạch kích thích (về năng lượng) nằm gần sát với trạng thái kíchthích điện tử

Sự huỳnh quang cộng hưởng (RF) xảy ra khi phân tử được kích thích đến mộtmức gián đoạn của trạng thái kích thích điện tử Sự huỳnh quang cộng hưởngđược quan sát thấy ở các phân tử khí, chẳng hạn I2, Br2,…

Cuối cùng, phổ huỳnh quang được quan sát thấy khi phân tử ở trạng tháikích thích trở về mức dao động thấp nhất thông qua các dịch chuyển không bức

xạ (về trạng thái trung gian) và sau đó mới phát ra bức xạ (khi dịch chuyển từtrạng thái trung gian này về trạng thái thấp nhất) Thời gian sống ở trạng tháikích thích trong phổ RR là rất ngắn ( 10 14

 s) trong khi đó ở phổ RF và phổ huỳnhquang là dài hơn khá nhiều ( 10 8 10 s 5



Hình 3.3 Phổ Raman của CCl 4 với bước sóng kích thích 1,064nm

Hình 3.4 Phổ raman của dipyrrin

Áp dụng cách tính trên cho các phân tử hai nguyên tử ta sẽ có kết quả trongbảng Xem bảng ta có nhận xét rằng trong 4 chuỗi hợp chất thì tần số sẽ giảm từtrên xuống dưới Tuy nhiên, nguyên nhân của sự dịch chuyển tần số là khácnhau đối với mỗi trường hợp.

H HD D là do khối lượng rút gọn tăng dần, trong khi hằng số lực không

bị ảnh hưởng bởi sự thay thế đồng vị

HF HClHBr HI là do hằng số lực giảm dần (nguyên nhân là vì liên kếtyếu dần), trong khi khối lượng rút gọn không đổi

q

d V K

K(mdyn/Å) 9.65 > 5.16 > 4.12 > 3.12De

Khi khảo sát một số lượng lớn các hợp chất ta sẽ thấy quan hệ giữa hằng sốlực và năng lượng phân ly sẽ không tuân theo quy luật nhất định

3.3 DAO ĐỘNG CỦA PHÂN TỬ NHIỀU NGUYÊN TỬ

Trong các phân tử hai nguyên tử, sự dao động chỉ xảy ra dọc theo các mốiliên kết giữa các hạt nhân Trong phân tử nhiều nguyên tử, tình hình sẽ phứctạp hơn bởi vì tất cả các hạt nhân đều thực hiện dao động điều hòa của chính

nó Tuy nhiên, chúng ta có thể cho rằng tất cả các dao động phức tạp đều có thểđược mô tả như là sự chồng chập của nhiều “ dao động chuẩn tắc” độc lập vớinhau

Để có thể hình dung về các dao động chuẩn tắc, chúng ta hãy xét một môhình cơ học của phân tử CO2 Ở đây các nguyên tử C và O được xem như nhữnghòn bi có trọng lượng tương ứng với trọng lượng nguyên tử của chúng, và cáchòn bi được nối với nhau bởi các lò xo có lực căng riêng tương ứng với hằng sốlực của các liên kết Giả sử rằng liên kết C-O được kéo giãn ra và sau đó đượcthả ra một cách đồng thời Các hòn bi sẽ di chuyển qua lại dọc theo phương liênkết Đây là một trong những dao động chuẩn tắc của mô hình này và được gọi làdao động hóa trị đối xứng Trong phân tử CO2 thực, tần số của dao động này là

1=1,340cm-1

Kế đó, chúng ta kéo giãn một liên kết C-O và nén một liên kết C-Ocòn lại và sau đó thả ra một cách đồng thời Đây cũng là một dao động chuẩntắc và được gọi là dao động hóa trị phi đối xứng Trong phân tử CO2 thực, tần sốcủa dao động này là 3=2,350cm-1

Cuối cùng, ta xét trường hợp ba quả bóngđược dịch chuyển theo phương vuông góc với nhau và sau đó được thả mộtcách đồng thời Đây là loại thứ ba của dao động chuẩn tắc và được gọi là daođộng biến dạng đối xứng Trong phân tử CO2 thực, tần số của dao động này là

2=667cm-1

Hình 3.5 Chuyển động của các nguyên tử trong dao động chuẩn tắc của CO 2

Bây giờ giả sử rằng ta dùng một cái búa đánh vào mô hình cơ học này thì nó

sẽ thực hiện một chuyển động vô cùng phức tạp không giống với những daođộng chuẩn tắc đã được đề cập trên Tuy nhiên, nếu chuyển động phức tạp này

được ghi bằng một camera hoạt nghiệm với tần số hoạt nghiệm bằng với tần sốdao động chuẩn tắc thì chúng ta sẽ thấy được từng dao động giống hệt như cácdao động chuẩn tắc được mô tả trong hình Trong thực tế, camera hoạt nghiệmđược thay thế bằng các thiết bị đo phổ IR hay Raman mà nó chỉ phát hiện đượcmột dao động chuẩn tắc mà thôi Do mỗi nguyên tử có chuyển động theo baphương (x,y,z) phân tử N có 3N bậc tự do chuyển động Tuy nhiên, 3N bậc tự donày là bao gồm 6 bậc tự do bắt nguồn từ chuyển động tịnh tiến của toàn bộphân tử theo 3 phương và từ chuyển động quay của toàn bộ phân tử xungquanh ba trục quay chính, mà chúng đi qua khối tâm của phân tử Do đó, bậcdao động tự do là 3N-6 Đối với các phân tử thẳng thì bậc dao động tự do là 3N-

5 vì không có sự quay của phân tử quay quanh trục của nó Trong trường hợpphân tử CO2, chúng ta có 3x3-5=4 dao động chuẩn tắc Cần chú ý rằng 2a và 2b

có cùng tần số dao động, chỉ khác nhau về phương dao động và một cặp daođộng như thế được gọi là dao động suy biến bậc hai

Hình 3.6 Các dao động chuẩn tắc của CO 2

Các dao động tương đương theo bất cứ phương nào cũng có thể được mô tảbởi sự kết hợp tuyến tính của 2a và 2b Hình sau minh họa ba dao động chuẩntắc của phân tử H2O Các dao động chuẩn tắc sẽ được khảo sát về mặt lý thuyếttrong phần tiếp theo Nếu chúng ta chọn các “tọa độ chuẩn tắc” Q1, Q2, Q3 tuần

tự cho các dao động chuẩn tắc 1, 2, 3 trong hình 3.6 thì sự liên hệ tọa độchuẩn tắc và tọa độ Descartes (q1,q2, ) như sau:

Hình 3.7 Các kiểu dao động chuẩn tắc của H 2 O

3.4 CÁC NGUYÊN TẮC CHỌN LỌC CHO PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ PHỔ RAMAN

Để xác định một dao động là hoạt động hồng ngoại (IR) hay hoạt độngRaman, các quy tắc chọn lọc được sử dụng cho từng loại dao động chuẩn tắc(normal vibration) Do nguồn gốc của phổ hồng ngoại và phổ Raman khác nhauđáng kể nên nguyên tắc chọn lọc của chúng cũng khác nhau Theo cơ học lượng

tử, một dao động hoạt động hồng ngoại nếu moment lưỡng cực (dipolemoment) bị thay đổi trong suốt quá trình dao động và dao động đó được gọi làhoạt động Raman nếu độ phân cực (polarizability) bị thay đổi trong suốt quátrình dao động

Hoạt động hồng ngoại của các phân tử nhỏ có thể được xác định bằngviệc khảo sát kiểu của dao động chuẩn tắc (kiểu chuẩn tắc) Dao động của phân

tử gồm 2 nguyên tử đồng cực là không hoạt động hồng ngoại, còn dao động củaphân tử gồm 2 nguyên tử dị cực là hoạt động hồng ngoại Ví dụ:

Phân tử CO2 gồm 3 nguyên tử Dao động của phân tử CO2 có thể phântích thành 3 dao động chuẩn tắc, mỗi dao động chuẩn tắc có một tần số riêng.Trong đó, dao động chuẩn tắc tần số ν1 là không hoạt động hồng ngoại (vì là daođộng của 2 nguyên tử đồng cực, moment lưỡng cực không thay đổi trong suốtquá trình dao động), còn dao động chuẩn tắc tần số ν2 và ν3 là hoạt động hồngngoại (vì là dao động của 2 nguyên tử dị cực, moment lưỡng cực thay đổi trong

Hình 3.8 Các kiểu dao động chuẩn tắc của phân tử CO 2 (+ và – ký hiệu tương ứng cho các dao

động tới và lui theo hướng vuông góc với mặt phẳng giấy

suốt quá trình dao động) (Hình 3.8) Tương tự, phân tử H2O cũng gồm 3 nguyên

tử, có thể phân tích thành 3 dao động chuẩn tắc ν1, ν2 và ν3, cả 3 dao độngchuẩn tắc này đều là hoạt động hồng ngoại (Hình 3.9)

Để khảo sát hoạt động Raman, trước hết chúng ta hãy xét bản chất của độ phâncực α Khi phân tử được đặt trong điện trường (chùm laser), nó sẽ bị biến dạng

do hạt nhân tích điện dương bị hút về phía cực âm và các điện tử mang điện âm

bị hút về phía cực dương (Hình 3.10)

Sự phân tách điện tích như vậy sẽ tạo nên một momen lưỡng cực cảmứng P được cho bởi:

P = αE (3-12)Trong các phân tử thực sự, P và E là những vector 3 thành phần theo 3phương x, y, z nên biểu thức (3-7) cần được viết lại:

z zz y zy x zx z

z yz y yy x yx y

z xz y xy x xx x

E E

E P

E E

E P

E E

E P

Nếu viết dưới dạng ma trận:

zz zy zx

yz yy yx

xz xy xx

z y x

E E E P

P P

yz yy yx

xz xy xx

được gọi là ma trận tensor phân cực Trong tán

xạ Raman thường, tensor này là đối xứng, tức là αxy = αyx, αxz = αzx và αyz = αzy.Theo cơ học lượng tử, dao động sẽ là hoạt động Raman nếu một trong cácthành phần của tensor phân cực biến đổi trong suốt quá trình dao động

Trong trường hợp các phân tử nhỏ, chúng ta dễ dàng nhận biết độ phâncực có thay đổi hay không trong quá trình dao động Hãy xét các phân tử 2nguyên tử như H2 và các phân tử thẳng hàng như CO2 Đám mây điện tử củachúng có hình dạng giống như quả dưa hấu bị giãn ra và có tiết diện tròn Trongcác phân tử này, các điện tử bị phân cực nhiều (α lớn) dọc theo mối liên kết hóahọc hơn là theo phương vuông góc với nó Nếu chúng ta vẽ αi từ khối tâm theotất cả các phương (x, y, z) thì chúng ta sẽ thu được một mặt khối 3 chiều Thôngthường, người ta vẽ

Hình 3.11 Sự thay đổi của các ellipsoid phân cực trong suốt quá trình dao động của phân tử

CO 2

Dựa vào ellipsoid phân cực, có thể xác định dao động là hoạt độngRaman nếu như kích thước, hình dạng hoặc hướng của nó thay đổi trong quátrình dao động chuẩn tắc Trong dao động tần số ν1, kích thước của ellipsoid bịthay đổi, các thành phần trên đường chéo αxx, αyy và αzz thay đổi một cách đồngthời Do đó, dao động này là hoạt động Raman Trong dao động tần số ν3, mặc

dù kích thước của ellipsoid bị biến đổi trong quá trình dao động, nhưng cácellipsoid tại vị trí cực trị của độ dịch chuyển (+q và –q) có kích thước bằng nhau

Do đó, dao động này không phải là hoạt động Raman Sự khác nhau giữa ν1 và ν3được mô tả trong hình 3.12

Ở đây, hoạt động Raman được xác định bởi hệ số góc gần vị trí cân bằng

Hình 3.12 Sự khác nhau giữa dao động ν 1 và ν 3 trong phân tử CO 2

Hình 3.13 Mô tả sự thay đổi ellipsoid phân cực trong quá trình dao động

chuẩn tắc của phân tử H2O

Dao động ν1 của nó là hoạt động Raman giống như dao động ν1 của CO2.Dao động ν2 cũng là hoạt động Raman do hình dạng của ellipsoid là khác nhautại +q và –q Dao động ν3 cũng là hoạt động Raman bởi vì hướng của ellipsoidcũng thay đổi trong quá trình dao động do một số hạng nằm ngoài đường chéo(trong trường hợp này là αyz) thay đổi

3.5 SO SÁNH PHỔ RAMAN VÀ PHỔ HỒNG NGOẠI

Mặc dù phổ Raman và phổ hồng ngoại có khả năng cung cấp thông tin vềcác tần số dao động theo cách tương tự nhau, nhưng mỗi cái đều có những ưuđiểm và những nhược điểm riêng:

- Nguyên tắc chọn lọc của phổ Raman và phổ IR khác nhau đáng kể Do đó, một

số dao động này chỉ là Raman thì một số khác chỉ là hồng ngoại, tức là một daođộng có thể là Raman hay hồng ngoại Tuy nhiên, các dao động hoàn toàn đốixứng thì luôn luôn là Raman

- Một vài dao động vốn yếu trong phổ hồng ngoại lại mạnh trong phổ Raman Ví

dụ như các dao động hóa trị (stretching) của các liên kết C ≡ C, C = C, P = P, S – S

và C – S Nói chung, dao động Raman là mạnh nếu như liên kết là hóa trị, và daođộng hồng ngoại là mạnh nếu liên kết là ion (O – H, N – H) Đối với liên kết hóatrị thì tỷ số cường độ tương đối của các dao động hóa trị của các liên kết C ≡ C, C

= C, C – C trong phổ Raman là 3 : 2 : 1 Dao động biến dạng (bending) nói chung

là yếu hơn dao động hóa trị trong phổ Raman

- Việc đo tỷ số khử phân cực cung cấp cho chúng ta thông tin đáng tin cậy về sựđối xứng của dao động thường trong dung dịch Chúng ta không thể thu đượcthông tin như thế từ phổ hồng ngoại của dung dịch mà ở đó phân tử định

hướng một cách ngẫu nhiên.

- Sử dụng Raman cộng hưởng để tăng cường dao động của nhóm mang màutrong phân tử Điều này đặc biệt có lợi trong việc nghiên cứu dao động của cácphân tử sinh học chứa các nhóm mang màu

- Do đường kính của chùm laser thường là nhỏ (1 - 2mm) nên chỉ cần một lượngmẫu nhỏ là có thể thu được phổ Raman Đây là lợi điểm so với phổ hồng ngoạitrong trường hợp ta chỉ cần một lượng nhỏ mẫu (ví dụ như các chất đồng vị)

- Nước là chất tán xạ Raman yếu, nên phổ Raman của các mẫu trong dung dịchnước sẽ bị ít ảnh hưởng bởi phổ dao động của nước Do đó, phổ Raman rất lýtưởng để nghiên cứu các hợp chất sinh học trong dung dịch nước Ngược lại,phổ hồng ngoại bị ảnh hưởng nhiều bởi sự hấp thu rất mạnh của nước

- Có thể thu được phổ Raman của các hợp chất hút ẩm hoặc nhạy khí bằng cáchđặt mẫu vào một ống thủy tinh sau đó bịt kín lại Trong phổ hồng ngoại, điềunày không thể thực hiện được vì ống thủy tinh hấp thụ mạnh bức xạ hồng ngoại

- Vùng phổ của phổ Raman từ 50 - 4,000cm-1

, do đó để ghi hết vùng phổ takhông cần phải thay đổi các chi tiết quang học Ngược lại, vùng phổ hồng ngoạirất rộng, do đó, cần phải thay đổi các chi tiết quang học (cách tử, bộ tách chùmtia, kính lọc, detector ) mới có thể ghi hết vùng phổ hồng ngoại

Bên cạnh những ưu thế nói trên so với phổ hồng ngoại, phổ Raman cũng

có một số nhược điểm sau:

- Để quan sát được sự tán xạ Raman yếu ta phải sử dụng nguồn laser có côngsuất lớn Điều này có thể tạo nên sự nung nấu cục bộ hay sự quang phân ly, đặcbiệt trong nghiên cứu phổ Raman cộng hưởng mà ở đó tần số laser được điềuchỉnh vào vùng hấp thu của phân tử

- Một vài hợp chất sẽ phát huỳnh quang khi chiếu vào chúng chùm laser

- Thu phổ quay và phổ dao động - quay với độ phân giải cao trong phổ Ramankhó hơn là trong phổ hồng ngoại Bởi vì phổ Raman được quan sát trong vùng

tử ngoại - khả kiến, nhưng trong vùng này rất khó thu được phổ có độ phân giảicao

- Thiết bị Raman hiện đại đắt tiền hơn nhiều so với thiết bị FT-IR

Quang phổ Raman và quang phổ hồng ngoại có thể ứng dụng cho tất cảcác trạng thái rắn, lỏng, khí và dung dịch Trong khi đó, nhiễu xạ tia X chỉ có thểứng dụng cho trạng thái tinh thể Còn cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) chỉ ứngdụng phần lớn cho mẫu ở dạng dung dịch

3.6 TỶ SỐ KHỬ PHÂN CỰC (DEPOLARIZATION RATIO)

Tỷ số khử phân cực của phổ Raman cung cấp thông tin quan trọng về sựđối xứng của dao động, nó không thể thiếu trong việc giải đoán các dãy phổ

Hình 3.14 mô tả một hệ thống dùng để đo tỷ số khử phân cực Một phân

tử được đặt ở gốc tọa độ Chiếu vào mẫu theo phương y một sóng phân cựcphẳng có vector điện trường dao động trong mặt phẳng yz (Ez) Nếu ta quan sátbức xạ tán xạ từ phương x và đo các cường độ theo các phương y (Iy) và phương

z (Iz) bằng cách dùng kính phân tích thì tỷ số khử phân cực ρp được định nghĩa:

y p z

yx Nếu phân tử thực hiện một dao động đối xứng hoàn toàn thì ellipsoid luôn

có dạng hình cầu, tức là phân tử bị phân cực như nhau theo mọi phương Dướiđiều kiện như thế, Iy = 0 do lưỡng cực phát ra bức xạ luôn bị giữ chặt trong mặtphẳng yz, do đó ρp = 0 Một dao động như thế gọi là bị phân cực (được viết tắt

là p) Trong chất lỏng hay dung dịch, các phân tử được định hướng một cáchngẫu nhiên Nhưng kết luận này vẫn còn đúng vì ellipsoid phân cực luôn là hìnhcầu trong dao động đối xứng toàn phần

Nếu phân tử thực hiện một dao động không đối xứng hoàn toàn, thìellipsoid phân cực sẽ thay đổi hình dạng của nó trong suốt quá trình dao động.Khi đó lưỡng cực cảm ứng sẽ lớn nhất dọc theo phương phân cực lớn nhất, tức

là dọc theo phương của các trục phụ của ellipsoid Do các trục này định hướngmột cách ngẫu nhiên trong các chất lỏng và dung môi cho nên moment lưỡngcực cảm ứng cũng sẽ định hướng một cách ngẫu nhiên Trong trường hợp này,

ρp ≠ 0 và dao được gọi là bị khử phân cực (viết tắt là dp) Từ tính toán lý thuyết,

Trong tán xạ Raman thường, ga

= 0 vì tensor phân cực là đối xứng Vì vậy,(3-16) trở thành:

> 0 và gs

≥ 0, vì vậy 0 ≤ ρp < 3

4 (bịphân cực) Đối với dao động đối xứng một phần, g0

= 0 và gs

> 0, vì vậy ρp = 0 (bịkhử phân cực)

Trong tán xạ Raman cộng hưởng (ga

≠ 0), có thể có ρp > 3

4 Ví dụ, nếu αxy

= -αyx và các phần tử còn lại nằm ngoài đường chéo bằng 0, g0

= gs = 0 và ga

≠ 0.Khi đó (3-16) cho ta ρp → ∞ Điều này được gọi là phân cực dị thường haynghịch (viết tắt là ap hay ip) Trong phổ Raman cộng hưởng củametallopophyrins sẽ xuất hiện dao động phân cực (A1g), khử phân cực (B1g vàB2g) và dị thường (A2g)

3.7 PHỔ KẾ RAMAN

Nguyên tắc cấu tạo của phổ kế Raman được biểu diễn trong hình 3.15

Hình 3.15 Sơ đồ phổ kế Raman

3.8 ỨNG DỤNG PHỔ RAMAN TRONG PHÂN TÍCH CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ

Phép trắc phổ Raman là phương pháp tốt cho việc nghiên cứu cấu trúccác hệ thống hợp chất sinh học như peptit, protein, axit nucleic, hemoglobin,mioglobin, các chất hữu cơ tan trong nước, sự tương tác giữa ADN và dượcphẩm và nhiều hợp chất hữu cơ khác vì hai lý do:

- Nước là bộ tán xạ Raman yếu, không làm nhiễu các phổ Raman của hợpchất trong dung dịch nước

- Nhờ có lợi thế của tán xạ Raman cộng hưởng, có thể làm nổi bật mộtcách chọn lọc các dao động của các nhóm mang màu đặc biệt với việcdùng một lượng nhỏ các mẫu sinh học

Dưới đây là một ví dụ phân tích phổ Raman của flavin (tiền tố của vitamin B2)với các tần số dao động đặc trưng (Hình 3.16)

Hình 3.16 Phổ Raman của flavin

Nguyên tắc phân tích cơ bản vẫn là so sánh phổ Raman của chất chuẩn với phổtương ứng của chất phân tích

Ứng dụng của phổ Raman ngày càng được mở rộng Nói như Giáo sưPhạm Văn Hường (Đại học Bordeaux - Pháp) “Dưới ống kính của quang phổ kế Raman, bí mật kỹ nghệ hầu như không còn nữa” Nhờ vào việc phân tích ánh

sáng phát ra từ mẫu vật sau khi chiếu một chùm tia, các nhà chuyên môn biếtđược thành phần cấu tạo của mẫu vật Trong những năm gần đây, phương phápphân tích này đã có những bước tiến nhảy vọt, nâng cao độ nhạy nhờ vào việc

sử dụng tia laser Nó có thể phân tích thành phần cấu tạo của một mẫu vật từmột lượng nhỏ cỡ vài ba hạt bụi (như vật liệu nano) Ngày nay phổ Raman cònđược ứng dụng vào y học để phân tích bệnh phẩm và chẩn đoán

CHƯƠNG 4

PHỔ KHỐI LƯỢNG

Phổ MS (Mass Spectrometry), thường được gọi là phổ khối, là một trongnhững phổ có ứng dụng nhiều nhất hiện nay trong việc phân tích và xác địnhcấu trúc hợp chất hữu cơ Phổ khối cung cấp thông tin về các ion sinh ra từ phân

4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Phổ khối không xác định trực tiếp khối lượng các ion mà xác định tỷ lệgiữa khối lượng (m) và điện tích (e) của ion Ở các phân tử nhỏ, điện tích của ionthường là 1 nên giá trị m/e của phổ khối liên quan trực tiếp tới khối lượng củaion Với các đại phân tử, điện tích của ion có thể lớn hơn 1 Khi đó, để xác địnhkhối lượng phân tử (M) cần phải biết số điện tích của ion

Dưới những điều kiện nhất định, phân tử các chất bị mất đi electron tạonên ion phân tử (hay còn gọi là ion mẹ) M+

Ion mẹ này có thể tiếp tục “vỡ” rathành các mảnh nhỏ hơn là các ion con và các mảnh trung hòa Vì khối lượngcủa các electron rất nhỏ, có thể bỏ qua, nên khối lượng của M+

chính là khốilượng của phân tử

Trong cùng một điều kiện ion hóa, sự phân mảnh tạo thành các ion con từ ion

mẹ sẽ

tuân theo những quy luật nhất định Các chất có cấu trúc tương tự nhau sẽ tạo

ra những phân mảnh giống nhau Từ khối lượng phân tử và các mảnh của phân

tử, cùng với các phương pháp phổ khác người ta có thể xác định được cấu trúccủa một chất chưa biết

So sánh phổ khối của một chất với phổ khối của một chất đã biết có thể giúpđịnh danh chất đó dễ dàng và chính xác

4.1.1 Quá trình ion hóa phân tử

 Sự ion hóa

Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân tử trung hòathành ion phân tử và các ion dương mảnh có số khối z = m/e (m là khối lượngcòn e là điện tích ion) Sau đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận thuđược phổ khối lượng Dựa vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấutạo phân tử của chất nghiên cứu

Khi bắn phá các phân tử hợp chất hữu cơ trung hòa bằng các phân tử mangnăng lượng cao sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc phá vỡthành mảnh ion và các gốc theo sơ đồ sau:

ABCD + e → ABCD+

+ 2eABCD + e → ABCD++

+ 3eABCD + e → ABCD-

…

Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm 95%, còn lại các ion mang điệntích +2 hoặc ion âm (-) Năng lượng bắn phá các phân tử thành ion phân tửkhoảng 10eV Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử có thể phá vỡ thànhcác mảnh ion dương (+), hoặc ion gốc, các gốc hoặc phân tử trung hòa nhỏ hơn:

ABCD + e → ABC•

+ D+ABCD + e → AB•

+ CD+ABCD + e → A+

+ BCDABCD + e → A + BCD+

 Phân loại các ion

Ion phân tử

Ion phân tử được hình thành do mất đi 1 electron, cho nên khối lượng của nóchính là khối lượng của phân tử hay trọng lượng phân tử, được ký hiệu là M+

.Ion phân tử có các tính chất sau:

M+

là ion có khối lượng lớn nhất chính là trọng lượng phân tử

M+

là ion với thế xuất hiện nhỏ nhất

M+ là số chẵn nếu phân tử không chứa dị tố N hay chứa một số chẵn dị tố

có chiều cao là 100% (12

C2H6) thì ion(M+1)+

sẽ có chiều cao 2.1,1% = 2,2% (13

CH312CH3) Như vậy, nếu phân tử có nnguyên tử cacbon thì ion (M+1)+

sẽ có tỷ lệ n.1,1% so với chiều cao của ion phân

tử M+

'0,0011

h n

Bảng 4.1 Khối lượng và độ thường gặp trung bình của các đồng vị trong một

Một số ion xuất hiện như bước trung gian giữa các ion có khối lượng lớn m1 vàm2 có thời gian sống ngắn không ghi nhận được đầy đủ cường độ vạch phổnhưng cũng có thể phát hiện được sự có mặt của nó gọi là ion metastabin m*

mà m* = m2/m1 Nhờ m* ta có thể khẳng định được m2 là do m1 sinh ra

4.1.2 Cơ chế phân mảnh

Sự phân hóa phân tử các hợp chất hữu cơ qua sự va chạm với e thường xảy ratheo những quy luật nhất định, dựa vào những quy luật đó người ta có thể giảithích được cấu tạo các hợp chất hữu cơ Sau đây là ví dụ một vài cơ chế phânmảnh đơn giản:

Cơ chế tách ion tropylium (vòng)

Các hợp chất benzene có nhóm thế CH2X (X=H, ankyl, OH, SH, -COR…) gắn vớivòng benzene thường tách gốc R cho các ion tropylium theo cơ chế sau:

[C6H5-CH2-R] •+

→ C7H7-R → C7H7+

+ R•(R=H: m/e = 91)

và nhiều cơ chế khác

Bảng 4.2 Số khối của một số mảnh ion thường gặp trong phổ MS

di mao quản… như một detector và đồng thời cung cấp các thông tin cấu trúc.

Cấu tạo của một khối phổ kế gồm có các bộ phận chính sau: (a) Đầu vào, (b)buồng ion hóa, (c) bộ phận phân tích khối, (d) detector và (e) máy tính ghi nhận

xử lý, lưu trữ kết quả và điều khiển hệ thống

Sơ đồ 4.1 Khối phổ kế

Các bộ phận từ (b) - (d) được đặt trong một buồng chân không sâu Tùy theotừng kỹ thuật khối phổ mà cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng bộ phận cóthể khác nhau

Hình 4.1 Sơ đồ khối phổ kế

Bộ phận

nạp mẫu

Buồng ion hóa

Bộ phân tích khối

Đầu dò ion

Máy tính

4.2.1 Bộ phận nạp mẫu (đầu vào, buồng khí hóa mẫu)

Đầu vào là nơi mẫu được đưa vào máy phổ khối Mẫu có thể được đưavào trực tiếp hay được ghép nối với đầu ra của một hệ thống sắc ký Mẫu có thểđược đưa vào dưới dạng rắn, lỏng hay khí nhưng được khí hóa ngay trong mộtbuồng kín dưới áp suất thấp từ 10-5

đến 10-7

mmHg và nhiệt độ đốt nóng có thểlên đến 2000

C Dưới điều kiện này thì hầu hết các chất lỏng và rắn đều biếnthành thể hơi

Với các kỹ thuật ion hóa mới, mẫu có thể được ion hóa trực tiếp từ dạng lỏnghay dạng rắn

4.2.2 Buồng ion hóa

Buồng ion hóa là nơi mẫu thử được biến thành các ion để đi vào hệthống phân tích

Mẫu sau khi đã hóa hơi được dẫn vào buồng ion hóa để biến các phân tử trunghòa thành các ion Hiện nay, có nhiều kỹ thuật để biến các phân tử trung hòathành ion Tùy từng kỹ thuật, mức độ bị ion hóa của các phân tử có thể khácnhau, từ ion hóa mạnh cho các chất dễ bay hơi và bền tới ion hóa nhẹ nhàngcho các phân tử lớn, khó bay hơi Quá trình ion hóa này có thể thực hiện theomột số phương pháp khác nhau như:

-Phương pháp va chạm electron (electron impact hay electron ionization, EI):mẫu chất ở dạng hơi được dẫn vào trong một buồng, ở đây có một dòng e mangnăng lượng chuyển động vuông góc với mẫu và xảy ra va chạm giữa chúng, biếncác phân tử trung hòa thành các ion phân tử hoặc các ion mảnh Năng lượngcủa dòng e vào khoảng 10eV đến 100eV Sau đó dòng ion mới được tạo ra, chạyqua một điện trường E để làm tăng tốc độ chuyển động, thế của điện trườngđược gọi là thế tăng tốc U Phương pháp này được dùng phổ biến Phổ EI thuđược ở điều kiện này có thể dùng để so sánh với phổ chuẩn để xác định cácchất

Tuy nhiên, EI là phương pháp ion hóa mạnh, nhiều chất trong điều kiện này bịphân mảnh đến mức không còn nhận thấy ion M+ nữa Để có thể phát hiệnđược M+

, nhiều kỹ thuật ion hóa nhẹ nhàng hơn đã được áp dụng

-Phương pháp ion hóa hóa học (chemical ionization, CI): là một trong những kỹthuật sớm nhất được sử dụng Nguyên tắc của phương pháp là trong buồng ionhóa, người ta đưa vào một chất khí khác (được gọi là khí thử) Chất này sẽ bị ionhóa trước và các ion này sẽ tác động lên mẫu để ion hóa mẫu tạo ra M+

hay cácion cộng tương ứng Các khí thử thường dùng trong CI là methane, isobutanehay ammonia Quá trình ion hóa mẫu thử M với khí thử là ammonia xảy ra nhưsau:

NH3 + e

→ NH4+

+ 2eNH4+

cao hơn nên dễ xác định được phân tử lượng của mẫu.

EI và CI chỉ thích hợp với kỹ thuật đưa mẫu rắn (phân tích trực tiếp các mẫu tinhkhiết) và khí (như GC-MS)

Với dạng mẫu lỏng như trong HPLC-MS, CE-MS… các kỹ thuật ion hóa nhẹnhàng ở áp suất thường như ion hóa phun điện (electrospray ionization, ESI),ion hóa hóa học ở áp suất thường (atmospheric pressure chemical ionization,APCI), ion hóa phun nhiệt (thermospray ionization, TS hay TSP) thường được sửdụng Các chất dễ bị phân hủy nhiệt, khó hay không bay hơi cũng có thể áp dụngtốt bởi các kỹ thuật ion hóa này

Với ESI, dung dịch mẫu được phun thành những hạt nhỏ vào một buồngchân không dưới một điện trường mạnh Các giọt dung dịch bị tích điện và bayhơi dung môi sẽ vỡ giọt thành các hạt nhỏ hơn và cuối cùng thành các ion Cácion (dương hay âm) cần được phân tích sẽ được đẩy vào bộ phận phân tíchkhối Các phân tử bị ‘vỡ’ nhẹ nhàng hơn tạo ra ít phân mảnh và có cường độ lớnhơn Với các polymer (với M tới vài chục ngàn đơn vị khối), điện tích của các ion(e) sẽ >1 (có thể tới 20 hay hơn) do vậy vẫn có thể được phân tích trong thiết bịphổ với m/e 1,000-2,000

APCI tạo ra các ion dương được proton hóa hay ion âm do loại bỏ khỏiphân tử Dung dịch mẫu được hóa hơi bởi nhiệt độ dưới dạng phun mù và đivào trong vùng plasma của các ion dung môi tạo bởi hồ quang ở áp suất khíquyển Sự cho nhận proton xảy ra giữa mẫu và dung môi tạo nên các ion củamẫu thử

Trong TSP, dung dịch mẫu được bơm dưới áp suất tương đối cao qua 1mao quản được nung nóng bằng nhiệt điện Khi ra khỏi ống mao quản, dungmôi được hóa hơi hỗ trợ cho việc phun dung dịch thành các hạt mù rồi thànhcác ion đẩy vào bộ phận phân tích khối TSP có thể áp dụng cho những hệ thống

có tốc độ dòng cao (HPLC) Tuy nhiên, ngày nay kỹ thuật này phần lớn được thaythế bằng ESI

-Phương pháp ion hóa trường: cho mẫu dạng hơi đi qua giữa hai điện cực cảmứng có một điện trường mạnh, dưới tác dụng của lực tĩnh điện, phân tử trunghòa sẽ biến thành các ion dương

-Phương pháp ion hóa proton: cho dòng phân tử mẫu dạng hơi và đập với dòngproton có năng lượng khoảng 10ev sẽ xảy ra quá trình ion hóa

-Phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh (fast atom bombardment, FAB): mộtdòng khí agon hay xenon được bắn ra từ một khẩu súng đập thẳng vào mẫu hòatan trong dung môi như glycerol Trước tiên các phân tử dung môi bị ion hóa rồichính nó ion hóa phân tử mẫu thành các ion tiếp theo

Ngoài những phương pháp ion hóa trên được sử dụng nhiều trong phân tích cáchợp chất phân tử nhỏ còn có nhiều kỹ thuật ion hóa khác sử dụng cho các đại

phân tử Ví dụ, kỹ thuật giải hấp trường (field desorption, FD), giải hấp laser(laser desorption, LD) và một trong những kỹ thuật đang được sử dụng nhiều là

kỹ thuật giải hấp laser hỗ trợ bởi chất nền (matrix-assisted laser desorptionionization, MALDI) Với MALDI, mẫu được trộn với dung dịch chất nền và đượclàm khô dung môi trên phiến kim loại rồi đưa vào buồng ion hóa của máy phổkhối chứ không kết nối trực tiếp được với hệ thống sắc ký

4.2.3 Bộ phận phân tích khối

Nhiệm vụ của bộ phận phân tích khối là phân tách hỗn hợp các ion sinh

ra bởi bộ phận ion hóa thành từng loại riêng biệt theo m/e để đưa các ion nàytới detector để ghi nhận phổ Có nhiều cơ chế để tách riêng các ion như sử dụng

từ trường, điện trường và vận tốc của các ion…

Các ion hình thành có số khối m/e được phân tách ra khỏi nhau bằng các thiết bịkhác nhau như:

-Thiết bị phân tách hội tụ đơn

-Thiết bị phân tách hội tụ kép

-Thiết bị phân tách ion tứ cực

Các bộ phận phân tích khối đang được sử dụng trong phổ khối gồm có các loạisau: cung từ (magnetic sector), tứ cực (quadrupole), bẫy ion (ion trap), thời gianbay (time of flight) và cộng hưởng bằng gia tốc ion - biến đổi Fourier (Fouriertransform ion cyclotron resonance, FT-ICR)

Kinh điển nhất trong các bộ phân tích khối là thiết bị sử dụng từ trường.Dưới một từ trường mạnh, quỹ đạo các ion sẽ thay đổi và khác nhau phụ thuộcvào điện tích và khối lượng ion Thay đổi từ trường sẽ thay đổi quỹ đạo các ion,lần lượt đưa chúng đi vào detector Đây cũng là 1 trong 2 loại phân tích ionmạnh và có độ chính xác cao nhất được dùng trong các máy khối phổ phân giảicao (HR-MS)

Bộ phân tích tứ cực gồm 4 thanh kim loại có tiết diện tròn hay hyperbolđặt song song với nhau dài khoảng 100 - 200 mm Một điện thế một chiềukhông đổi được điều biến bởi điện thế tần số radio được áp lên tứ cực tạo nênmột điện trường trong tứ cực Dưới tác động của điện trường, chỉ có những ionnhất định bay dọc theo tứ cực đi tới detector Các ion khác quỹ đạo bị lệch và vavào các thanh tứ cực hoặc bay ra ngoài Thay đổi dòng điện tần số radio trên tứcực sẽ lần lượt cho phép các ion khác nhau bay vào detector và được ghi nhậnthành phổ

Bẫy ion có cấu tạo gồm một điện cực vòng với mặt trong có dạnghyperbol và hai điện cực chỏm nằm ở hai đầu trống của điện cực vòng cũng códạng hyperbol Bằng cách thay đổi điện thế các điện cực, người ta có thể điềukhiển được quỹ đạo của các ion trong bẫy Tuy nhiên, khác với tứ cực, các ionkhi đi vào bẫy ion sẽ bị giữ tại đó bởi điện trường nếu điện thế của điện cựcvòng và 2 điện cực chỏm không khác nhau Thay đổi điện thế và tần số của điệncực vòng sẽ lần lượt quét các ion ra khỏi bẫy đi tới detector để ghi nhận thành

phổ Thay đổi thế của hai điện cực chỏm sẽ giữ lại một hay một vài ion nhấtđịnh trong bẫy (trong chế độ chọn lọc ion) hay gia tốc các ion (trong chế độ MSnhiều lần).

Tứ cực và bẫy ion cho phép phân tích các chất có m/e tới 5,000 Độ chính xáckhối của tứ cực và bẫy ion không cao (0.1 đơn vị khối) nhưng nhỏ gọn, đơn giản,

dễ sử dụng và rẻ tiền hơn nên được áp dụng nhiều trong các hệ LC-MS

Một cách khác để tách các ion ra khỏi hỗn hợp là dựa vào vận tốc của cácion Ở cùng một mức năng lượng, vận tốc của ion phụ thuộc vào khối lượng củaion Phân tử càng nhẹ vận tốc càng lớn

Đo lường thời gian để ion từ điểm xuất phát bay tới detector sẽ tính ra đượckhối lượng của ion Do vậy, kỹ thuật này được gọi là xác định thời gian bay củaion (TOF) TOF có độ phân giải tương đối cao (tới 20,000), với số khối chính xáchơn (tới 0.0001) Khoảng phân tích khối của TOF là không giới hạn, rất hữu dụngcho việc phân tích các đại phân tử

Một kỹ thuật mới để phân tích khối là cộng hưởng bằng gia tốc ion - biếnđổi Fourier (FT-ICR) Các ion được giữ trong một buồng cộng hưởng dưới một từtrường mạnh ở bên và một điện trường theo hướng trục Giống như trong cộnghưởng từ hạt nhân, tất cả các ion trong buồng được kích thích bởi một xung tần

số radio băng rộng (10 KHz - 1 MHz) Các ion sẽ hấp thu năng lượng phù hợp đểcộng hưởng Các ion cùng loại khi hấp thu năng lượng (cộng hưởng) chuyểnđộng đồng nhất tạo ra một tần số nhất định phụ thuộc vào m/e Tất cả các tần

số của các ion tạo ra sẽ được ghi nhận dưới dạng các dao động cảm ứng tự dotắt dần theo thời gian và sau đó được biến đổi Fourier để trở thành dạng phổkhối truyền thống FT-ICR có độ phân giải và độ chính xác khối rất cao (tới 1ppm), khoảng phân tích khối rộng (hiện nay là m/e tới 10,000) Độ nhạy của FT-ICR cũng rất cao, giới hạn phát hiện có thể đạt tới mức attomole (tức 10-18mole) Khi phối hợp với ESI, FT-ICR có thể phân tích các protein tới 15,000 đơn vịkhối

Ngoài các kỹ thuật phân tích khối đã nêu trên, còn có các loại khác đã hoặc đangđược phát triển như bẫy quỹ đạo (orbital trap) hay dựa trên tính linh động củaion (ion mobility) và các kỹ thuật lai hay kết hợp giữa các loại trên

Có nhiều loại detector khác nhau nhưng thường là loại ống nhân điện, ống nhânquang các tín hiện diện thu được từ detector sẽ được số hóa và lưu trữ dướidạng các tập tin kỹ thuật số

Trong phân tích khổ phối, việc xác định chính xác một ion (M+

hay các

phân mảnh) rất quan trọng cho việc xác định chất được phân tích Một hợp chấtxác định, trong những điều kiện xác định sẽ cho các ion xác định trên phổ khối.Tuy nhiên, một ion có số khối xác định trên phổ khối lại có thể xuất phát từnhiều chất khác nhau Trong phân tích một hỗn hợp bằng sắc ký - khối phổ, nếuđiều kiện sắc ký không đảm bảo, các chất tách ra không hoàn toàn dẫn tới phổkhối thu được sẽ có các ion của các phân tử khác làm ảnh hưởng tới việc nhậnđịnh kết quả Trong các trường hợp này, việc xác định MS thông thường (mộtlần) không cho được kết quả chính xác Để khắc phục, người ta sử dụng các kỹthuật khối phổ n lần với n thường là 2 hay đôi khi hơn Kỹ thuật này được gọi làMS/MS hay MSn.

Nguyên tắc của các kỹ thuật này là lựa chọn một ion xác định (thường là

M+

nhưng cũng có thể là các ion con) trong các ion của lần ion hóa thứ nhất vàloại bỏ tất cả các ion khác trong bộ phận phân tích ion Các ion này sau đó đượccho tiếp xúc với 1 lượng nhỏ các khí (thường là argon) Với vận tốc cao, các ionnày sẽ va đập vào các phân tử khí và phân thành các mảnh nhỏ hơn Các ionsinh ra trong lần phân mảnh thứ 2 này sẽ được phân tích và ghi nhận phổ MS Vìphổ khối ghi nhận được chỉ từ 1 loại ion duy nhất nên không còn bị ảnh hưởngcủa các tạp chất trong mẫu nữa Việc nhận định kết quả trên phổ MS/MS sẽchính xác hơn, đặc biệt khi hàm lượng chất phân tích thấp và nằm trong hỗnhợp phức tạp

Các thiết bị để thực hiện MS/MS có 2 loại chính là: loại phổ khối nối tiếp và bẫyion

Loại cổ điển nhất của phổ khối nối tiếp gồm 3 tứ cực ghép nối tiếp vớinhau Tứ cực thứ nhất làm nhiệm vụ chọn lọc ion Các ion được chọn sẽ bay vào

tứ cực thứ 2 và va đập với khí argon để phân mảnh ion lần 2 Tất cả các ion tạo

ra sẽ bay vào tứ cực thứ 3 và được quét lần lượt bởi điện trường để đi tớidetector và ghi nhận thành phổ Do cấu tạo bởi 3 tứ cực nên loại này thườngđược gọi là triplequad (triple quadrupoles)

Với bẫy ion, cả 3 giai đoạn trên đều xảy tra trong bẫy theo trình tự thờigian Vì các ion được giữ lại trong bẫy nên việc phân mảnh có thể được thựchiện thêm nhiều lần nữa (MSn) Tuy nhiên, độ nhạy của kỹ thuật này ở các lầnsau giảm đi nhanh chóng do số ion giảm Trên thực tế, người ta thường chỉ sửdụng MS2

Ngoài hai thiết kế cơ bản trên, còn có các loại lai khác như: Q-Trap (kết hợp giữa

tứ cực và bẫy ion), Q-Tof (kết hợp giữa tứ cực và TOF), IT-Tof (kết hợp giữa bẫyion và TOF) Các loại thiết bị này kết nối với GC, HPLC hiện có mặt trên thịtrường

4.2.5 Ghi nhận tín hiệu (máy tính)

Các tín hiệu từ bộ khuyếch đại truyền ra được nạp vào bộ nhớ máy tính

và xử lý kết quả rồi in ra phổ Các phổ được biểu diễn dưới dạng phần trămbasic (%B), đỉnh cao nhất có cường độ 100%, các đỉnh khác nhỏ hơn Dạng phổ

MS có hình dạng sau:

Hình 4.2 Dạng phổ MS

4.3 ỨNG DỤNG

Khối phổ là một phương tiện rất hữu hiệu trong phân tích các chất, đặcbiệt là trong phân tích các chất có nguồn gốc tự nhiên Phổ khối cho nhiều thôngtin về cấu trúc để xác định cấu trúc một chất mới hay định danh một chất đãbiết Phổ khối có độ nhạy cao, khoảng tuyến tính động học rộng rất thích hợpcho phân tích định lượng, đặc biệt là trong phân tích vết Khi kết hợp với hệthống sắc ký, phổ khối có thể sử dụng như một detector phổ thông, phát hiệnhầu hết các chất nhưng với chế độ chọn lọc ion nó lại là detector chọn lọc chonhững chất xác định rất có ích trong việc định lượng các chất trong một hỗnhợp phức tạp Các thiết bị phổ khối ngày càng nhạy và tin cậy hơn; giới hạnphân tích khối ngày càng mở rộng; việc sử dụng ngày càng dễ dàng và giá thànhngày càng hạ Điều này làm cho thiết bị khổ phối dần trở thành phương tiệnphân tích thường quy trong phân tích dược liệu

Phương pháp phổ khối lượng có ý nghĩa rất quan trọng đối với việcnghiên cứu xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ Dựa trên các số khối thuđược trên phổ có thể xây dựng cấu trúc phân tử hoặc chứng minh sự đúngđắn của công thức cấu tạo dự kiến

Từ phổ đồ khối, tìm các pic ion phân tử, pic các mảnh vỡ và mảnh ghép(nếu có) kết hợp các thông tin trên các loại phổ khác để giải đoán cấu trúc hợpchất phân tích

Trước tiên từ số khối của ion phân tử có thể biết được số khối của phân

tử, trường hợp phổ khối phân giải cao còn có thể dự đoán được công thức phân

tử của chất dựa vào bảng tra cứu Từ chiều cao tương đối của ion phân tử và ionphân tử đồng vị có thể tính được số nguyên tử của vài nguyên tố (như C, Br, Cl,S…) trong phân tử Từ sự xuất hiện số khối của các ion phân mảnh trên phổ khốicho phép phát hiện các nhóm chức có mặt trong phân tử Ví dụ:

Sự xuất hiện số khối m/e 78, 77, 76, 65, 51, 39… chứng tỏ sự có mặt của vòngbenzene, số khối m/e 91 cho biết có mặt nhóm C6H5-CH2-

Các hydrocarbon đặc trưng như m/e 15(CH3), 29(C2H5), 43(C3H7), 57(C4H9),27(C2H3), 39(C3H3), 41(C3H5)…

Sự xuất hiện m/e 94, 93, 66, 65 là phenol, m/e 43(CH3-CO), 105(C6H5CO), m/e31(CH2OH), 30(CH2NH2), 44(CO2), 45 (COOH)…

Cũng từ các ion mảnh này, có thể chứng minh cấu tạo chưa biết của mộthợp chất hữu cơ Đối với các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp ta có thể kết hợpnhiều phương pháp khác nhau như phổ hồng ngoại, phổ tử ngoại, khả kiến phổcộng hưởng từ hạt nhân có thể khẳng định cấu tạo của một hợp chất chưa biếtnhưng nếu thiếu phổ khối lượng thì sự khẳng định này nhiều khi chưa chắcchắn

Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) cho phép phát hiện địnhtính các chất thành phần của một hỗn hợp, nó có ý nghĩa quan trọng đối với hóahọc các hợp chất thiên nhiên, hóa sinh, hóa dầu mỏ…

Phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS) cho phép phân tích hỗn hợpcác chất bay khó bay hơi như thuốc bảo vệ thực vật, các thuốc chữa bệnh, cácđộc tố, các phân tử protein có phân tử lượng lớn từ vài ngàn đến hàng trămngàn đơn vị dalton Sự phát triển của các kỹ thuật mới giúp cho phương phápLC-MS thực sự là một công cụ hữu hiệu nghiên cứu các polyme sinh học

Phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ ESI/LC/MS được sử dụng rất hữuhiệu phân tích dược phẩm cả định tính và định lượng, ví dụ các thuốc có trongmẫu sinh học phức tạp như dịch tương huyết thanh, nước tiểu hay một số loạikháng sinh

Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ ion âm (LC-Negative Ion ESI MassSpectrometry) được sử dụng phân tích vết các chất độc, ví dụ vết các độc tốfumonisin B1 được xác định từ nước chiết nấm Fusarium moniliforme

Phương pháp GC-MS cũng được sử dụng để xác định độc tố trong cơ thể Ví dụchất chiết từ mật của nạn nhân dùng thuốc quá liều, một trong những chất đó

II SPIN HẠT NHÂN

 Theo thuyết cấu tạo nguyên tử, nguyên tử gồm hạt nhân và lớp vỏ điện tử Hạtnhân tích điện dương và luôn tự quay quanh trục của nó nên có thể xem đó làdòng điện tròn và có từ trường Hạt nhân tự quay quanh trục nên có momen độnglượng riêng gọi là spin hạt nhân 

P Từ trường hạt nhân được đo bằng momen từ



 Giữa momen từ và spin có mối tương tác được biểu diễn bằng hệ thức:

 Hạt nhân có số proton lẻ, số nơtron lẻ thì I là số nguyên.

 Hạt nhân có số proton chẵn, số nơtron lẻ hoặc số proton lẻ, số nơtron chẵn thì

III TRẠNG THÁI NĂNG LƯỢNG CỦA HẠT NHÂN TRONG TỪ TRƯỜNG

 Khi đặt hạt nhân có từ tính vào từ trường mạnh, hạt nhân sẽ chịu tác dụng củalực có tác dụng định hướng cho trục hạt nhân chiếm một phương nào đó

 Năng lượng đặt vào khi định hướng cho hạt nhân là:





E  (3), trong đó: E - năng lượng, H- cường độ từ trường

 Sự định hướng của vectơ 

P so với phương của từ trường ngoài xác định bằngcác hình chiếu của 

P lên trục Pz (hình chiếu của 

P lên trục z) tuân theo điềukiện lượng tử hóa

Trong đó: mI - số lượng tử từ Theo đó, I là số lượng tử spin của hạt nhân, thì mI

có thể lấy các giá trị mI = I, I-1, I-2, , -I Nếu hạt nhân có số lượng tử spin I sẽ

có 2I + 1 giá trị khác nhau của mI

Từ (3): E  Hz (5)

Trong đó: zlà hình chiếu của 

 lên phương từ trường ngoài

H h

1

H h





IV ĐIỀU KIỆN CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN

 Theo (8) khi đặt hạt nhân có I = 21 vào từ trường thì năng lượng hạt nhânđược tách thành 2 mức, mức thấp ứng với m I  21 còn mức cao ứng với

0 1

h E

 Bộ phận chính của phổ kế này là một nam châm điện hay nam châm siêu dẫn

có từ trường B0 đồng nhất, một bộ phận phát từ trường vô tuyến để tạo tần số B1

và một cuộn từ cảm để nhận tín hiệu

 Mẫu được đặt trong ống thủy tinh dài 20cm, đường kính 5mm và quay liên tục

để từ trường tác động đồng nhất vào mọi chỗ của mẫu Từ trường B1 được pháthiện liên tục nên được gọi là phổ kế cộng hưởng từ hạt nhân sóng liên tục Phổ

ký nhận được là đường cong của hàm số f()

 Máy chỉ ghi mẫu ở dạng dung dịch Dung môi thường dùng là những chấtkhông chứa hạt nhân từ proton như CCl4, CDCl3 Thường dùng TMS làm chấtchuẩn

V.2 Phổ kế cộng hưởng từ hạt nhân biến đổi Fourier

 Phổ kế loại này có từ trường B1 tác động không liên tục lên hạt nhân nguyên

tử được đặt trong từ trường B0

 Tín hiệu cao tần được điều phức bằng các xung vuông và hẹp Sau các xung /

2 và  nhận được tín hiệu cảm ứng tự do (FID) Phổ ký nhận được dưới dạngđường cong của hàm số f(t) Trên phổ đo được thời gian phục hồi ngang T2 vàthời gian phục hồi dọc T1

 Ưu điểm: có độ nhạy cao và tỷ số tín hiệu/nhiễu lớn, có thể thu được nhiềuthông số từ phổ ký

Hình 5.2 Sơ đồ máy phát tín hiệu cao tần

1- Tạo dãy xung theo các chương trình định sẵn

2- Điều phức biên độ cao tần theo xung vuông

3- Đầu đo tạo từ trường không liên tục

4- Thu tín hiệu tích lũy, ghi các điểm phổ của cảm ứng tự do

5- Biến đổi Fourier

6- Ghi phổ f()

7- Máy tính điều hành chương trình xung, tích lũy số liệu, biến đổiFourier, xử lý, ghi phổ

VI SỰ DỊCH CHUYỂN HÓA HỌC

VI.1 Khái niệm về sự dịch chuyển hóa học

 Hiệu ứng này là do sự che chắn của đám mây điện tử quanh hạt nhân gây ra,tức là do chính ảnh hưởng trực tiếp của việc tạo liên kết hóa học

 Do bị các điện tử che chắn, từ trường H hd tác dụng vào hạt nhân sẽ nhỏ hơncường độ H0của từ trường ngoài

1

2

8

) 1

1 2

Sự lệch tần số cộng hưởng từ hạt nhân so với tần số của hạt nhân ở trạng thái tự

do được gọi là sự chuyển dịch hóa học

VI.2 Độ dịch chuyển hóa học

 Giả sử hạt nhân nghiên cứu có hằng số chắn ncvà một chất chuẩn có hằng sốchắn c

 Gọi H nclà cường độ từ trường hiệu dụng của hạt nhân nghiên cứu; H clàcường độ từ trường hiệu dụng của chất chuẩn

) 1

(

) 1

(

0

0

c c

nc nc

nc nc

H H H H

0 0

 Ngoài ra, có thể tính độ dịch chuyển hóa học từ các phương trình sau:

) 1 (

2

1

) 1 ( 2

1

0

0

c c

nc nc

VI.3 Thang đo độ dịch chuyển hóa học

 Trong phương pháp cộng hưởng từ proton, tetrametylsilan (viết tắt TMS) cócông thức (CH3)4Si được chọn làm chất chuẩn vì:

- Tetrametylsilan cho tín hiệu trên NMR là một vạch đơn, mạnh

- Tetrameylsilan khá trơ về mặt hóa học nên có thể trộn nó với bất cứ hợpchất hóa học nào mà không sợ các hiệu ứng phụ, thích hợp làm chất nội chuẩn

- Do hàm lượng của proton trong TMS lớn nên có thể thêm vào mẫu

nghiên cứu một lượng nhỏ TMS cũng cho được tín hiệu phổ NMR có cường độ

đủ lớn

- Vị trí tín hiệu NMR của TMS ít phụ thuộc dung môi

- Nhược điểm cơ bản: nhiệt độ sôi thấp ts = 27oC, không trộn lẫn với nước

Do đó, khi cần làm việc ở nhiệt độ cao người ta thay TMS bằnghexametyldisiloxan và 1,1’, 3,3’, 5,5’- hexakis (trideuterometyl) - 1,3,5-trisilaxyclohexane Đo trong nước dùng natri-3-(trimetylsilyl) propansulfonatehay natri-3-(trimetylsilyl) tetradeuteripropionate

 Nếu chọn  là đại lượng không thứ nguyên thì số đo của  bằng K.10-6

 Nếu chọn 10-6 làm đơn vị đo thì số đo của  là K

Đơn vị 10-6 gọi là đơn vị một phần triệu, viết tắt ppm (part per million)

 Trên phổ đồ NMR, một đơn vị  bằng một phần triệu của tần số hoạt độngcủa máy NMR

 Người ta gọi thang đo độ dịch chuyển này là thang có đơn vị ppm (ppm làđơn vị không thứ nguyên giá trị độ dịch chuyển hóa học đo theo thang đo  độclập với điều kiện đo) Tín hiệu NMR của TMS được lấy làm gốc và đánh số 0

Ví dụ: một hạt nhân 1H hấp thu tại  = 2 ppm trên máy tần số 60 MHz, vậy độdịch chuyển hóa học quan sát, tính từ TMS = 2 ppm x 60 MHz = 120 Hz

VI.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dịch chuyển hóa học

VI.4.1 Sự chắn tại chỗ

a Ảnh hưởng bởi hiệu ứng cảm âm của các nhóm kề bên

 Các loại hạt nhân khác nhau trong một phân tử có độ dịch chuyển hóa họckhác nhau là do mỗi loại hạt nhân được che chắn khác nhau bởi các đám mâyđiện tử xung quanh

+ Hạt nhân được điện tử che chắn càng nhiều thì càng cần từ trường mạnh hơn để

có sự cộng hưởng Vì vậy hạt nhân hấp thu ở vùng từ trường cao (bên phải phổđồ)

+ Hạt nhân được điện tử che chắn càng ít thì chỉ cần tác dụng bởi từ trường yếu

Vì vậy hạt nhân hấp thu ở vùng từ trường thấp (bên trái phổ đồ)

- Khi proton gắn vào carbon nối với nguyên tử có độ âm điện lớn (O, N,halogen), các nguyên tử này rút đôi điện tử nối hóa trị làm giảm sự chắn điện tửtrên proton Vậy proton có độ dịch chuyển hóa học trên vùng từ trường thấp

b Ảnh hưởng bởi sự lai hóa và sự chắn không định hướng

Không phải lúc nào trật tự về độ dịch chuyển hóa học cũng tương ứng với

Tần số của máy (MHz)

Độ dịch chuyển hóa học quan sát, tính từ TMS (Hz)

 )

( ppm



trật tự về độ âm điện Ví dụ, proton của benzene có mũi cộng hưởng ở vùng từtrường thấp hơn proton của ethylen và acetylen mặc dù độ âm điện của Csp2 nhỏhơn của Csp Điều này được giải thích là do ảnh hưởng của một hiệu ứng gọi làtính không đẳng hướng (anisotropy) Sự chắn không định hướng thường xảy ratrên hợp chất thơm; trên các liên kết đôi, liên kết ba như: C = O, C =C…

Lấy ví dụ của benzene, khi được đặt vào vùng từ trường áp đặt B0, các điện tử

của nhân thơm sẽ bị tác dụng của từ trường nên di chuyển xung quanh vòng nêntạo dòng điện vòng Các điện tử di chuyển này tạo nên một từ trường bao phủmột vùng không gian đủ lớn để che chắn các hydrogen của benzene nên cácproton của benzene được nói là đã được giảm chắn bởi sự không đẳng hướng củavòng benzene

c Ảnh hưởng bởi tính acid và tính linh động của proton

 Hydrogen có tính acid: do hiệu ứng cộng hưởng làm rút điện tử của protonacid nên proton gắn vào acid carboxylic được giảm chắn mạnh nhất

 Nối hydrogen và hydrogen linh động: các proton có khả năng tạo nốihydrogen như -OH, -SH, -NH-, Ph-OH, amide, enol… sẽ có vị trí cộng hưởngthay đổi rất rộng Nối hydrogen tùy thuộc vào nồng độ dung dịch đo và nhiệt độ

VI.4.2 Ảnh hưởng của dung môi

 Khi thay dung môi CCl4 bằng CDCl3, độ chuyển dịch hóa học của proton liênkết với carbon chỉ thay đổi 0,1ppm Còn khi chuyển sang các dung môi phâncực hơn như CD3OD, CD3COCD3 thì độ dịch chuyển thay đổi 0,3ppm Nóichung, khi thay đổi dung môi thì độ dịch chuyển hóa học thay đổi theo Các dungmôi dùng trong phương pháp NMR đều đã được deuterio hóa Tuy nhiên, nhữngproton còn sót lại thường vẫn cho tín hiệu trên phổ Ngoài ra, vết nước trên dungmôi cũng gây ra tín hiệu trên phổ 1H NMR

Lưu ý: trước khi đo phổ NMR, mẫu đo nhất thiết cần phải được làm khô hoàn

toàn trong bình hút ẩm để loại trừ hết các vết nước (do ẩm) hoặc các vết dungmôi (trong quá trình thực hiện phản ứng tổng hợp hoặc trích ly, cô lập hợp chất

từ thiên nhiên)

VI.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

 Vị trí các tín hiệu cộng hưởng của các proton liên kết với carbon (C-H) thườngrất ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

 Ngược lại, độ dịch chuyển hóa học của proton của các nhóm OH; NH; SH phụ

thuộc nhiều vào sự thay đổi nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, các nối hydrogen bị đứt,làm cho tín hiệu của các proton đó bị dịch chuyển về phía trường mạnh

5.1.2 Phổ 1 H-NMR

I CÁC PROTON TƯƠNG ĐƯƠNG VỀ ĐỘ DỊCH CHUYỂN HÓA HỌC

I.1 Các proton tương đương

 Các proton tương đương về độ dịch chuyển hóa học là các proton giống nhau

về cấu tạo hóa học và về vị trí không gian

Do đó, các proton tương đương về độ dịch chuyển hóa học thì cho cùng một tínhiệu trên phổ 1H-NMR

Ví dụ 1:

Chỉ có một loại proton nên có một mũi cộng hưởng proton-NMR.

0 1

2 3

4 5

6 7

PPM

Ví dụ 2:

H3C C CH3

OChỉ có một loại proton nên có một mũi cộng hưởng proton-NMR

0 1

2

PPM

I.2 Các proton không tương đương

 Các proton khác biệt nhau do hóa lập thể sẽ có độ dịch chuyển hóa học khácnhau

Do vậy, các proton không tương đương về độ dịch chuyển hóa học thì cho các tínhiệu trên phổ 1H-NMR khác nhau

0 1

2 3

PPM

II CƯỜNG ĐỘ TÍCH PHÂN CỦA MŨI CỘNG HƯỞNG TRONG PHỔ 1 H-NMR

 Cường độ tích phân của mũi cộng hưởng là phần diện tích vẽ ra bởi mũi cộnghưởng

 Các diện tích mũi cộng hưởng được đo bằng một dụng cụ tích phân electron

và thường được cho ở dạng đường cong bậc thang trong phổ đồ; độ cao của bậcthang tỷ lệ với diện tích pic

Do đó, diện tích của mũi cộng hưởng tỷ lệ thuận với số lượng proton gây ra tínhiệu cộng hưởng của mũi đó

Ví dụ 4:

III TƯƠNG TÁC SPIN-SPIN TRONG PHỔ 1 H-NMR

III.1 Sự tách spin-spin (sự ghép spin-spin)

 Sự tách spin-spin là hiện tượng có nhiều mũi hấp thu khác nhau, do các proton

ở kế bên đã tương tác lên trên proton đang khảo sát

 Tên gọi: Mũi đơn (singlet, viết tắt s), mũi hai (doublet, viết tắt d), mũi ba(triplet, ký hiệu t), mũi bốn (quartet, ký hiệu q), mũi bội (multiplet, viết tắt m)

Ví dụ 5:

III.2 Hằng số tương tác spin-spin (hằng số tách; hằng số ghép)

 Khoảng cách giữa các pic trong nhóm đa vạch là số đo hiệu ứng của tương tácspin-spin được gọi là hằng số tương tác spin-spin

 Ký hiệu là J, đơn vị là Hz, không phụ thuộc vào từ trường cảm ứng

Ví dụ 6:

III.3 Tương tác spin-spin giữa nhiều proton

 Nếu một proton tương tác với n proton đồng nhất thì tín hiệu của nó bị táchthành (n+1) vạch

 Nếu một proton tương tác với nHa; mHb; pHc… không đồng nhất với nhau thìtín hiệu của nó bị tách thành (n+1).(m+1).(p+1)… vạch

Ví dụ 7:

C CH

H

COOCH3

H

0 1

2 3

4 5

6

PPM

IV ĐỘ DỜI TRONG PHỔ 1H-NMR CỦA MỘT SỐ LOẠI HỢP CHẤT HỮU CƠ

Hình 5.3 Sơ đồ trị trí tương đối độ dịch chuyển hóa học của proton

Bảng 5.1 Tóm tắt các đặc trưng của phổ 1 H-NMR của một số hợp chất hữu

H

2.3 – 2.7