bài giảng phổ hồng ngoại

Vùng này cung cấp cho ta những thông tin quan trọng về các dao động của các phân tử do đó là các thông tin về cấu trúc của các phân tử... Để có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại, phân tử đó

Chương1.PHỔ HỒNG NGOẠI

Infrared (IR) spectroscopy

2

3

4

5

Thông thường thì đơn vị của bước sóng được sử dụng trong phổ hồng ngoại là µm ( 1 µm = 10 - 4 cm) và thay cho tần số (Hz), người ta sử dụng đơn vị là số sóng:

7

8

9

10

Vùng bức xạ hồng ngoại (IR) là một vùng phổ bức xạ điện từ rộng nằm giữa vùng trông thấy và vùng vi ba; vùng này có thể chia thành 3 vùng nhỏ:

- Near-IR 400-10 cm -1 (1000- 25 μm)

- Mid-IR 4000 - 400 cm -1 (25- 2,5μm)

- Far-IR 14000- 4000 cm -1 (2,5 – 0,8μm) Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại nói ở đây là vùng phổ nằm trong vùng có số sóng 4000 - 400 cm -1

Vùng này cung cấp cho ta những thông tin quan trọng về các dao động của các phân tử do đó là các thông tin về cấu trúc của các phân tử

Để có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại, phân tử đó phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Độ dài sóng chính xác của bức xạ: một phân tử hấp thụ bức xạ hồng ngoại chỉ khi nào tần số dao động tự nhiên của một phần phân tử (tức là các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử tạo thành phân tử đó) cũng

là tần số của bức xạ tới

-Một phân tử chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại khi nào

sự hấp thụ đó gây nên sự biến thiên momen lưỡng cực của chúng

13

14

Mặc dù phương pháp phổ dao động là một trong những phương pháp hữu hiệu nhất để xác định các chất về định tính cũng như định lượng, được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học cũng như trong kiểm tra công nghiệp, phương pháp này cũng có những hạn chế nhất định:

• Bằng phương pháp phổ hồng ngoại không cho biết phân tử lượng (trừ trường hợp đặc biệt)

• Nói chung phổ hồng ngoại không cung cấp thông tin về các vị trí tương đối của các nhóm chức khác nhau trên một phân tử

• - Chỉ riêng phổ hồng ngoại thì đôi khi chưa thể biết đó là chất nguyên chất hay chất hỗn hợp vì

có trường hợp 2 chất có phổ hồng ngoại giống nhau

Ứng dụng :

1 Nhận biết các chất - Trước khi ghi phổ hồng ngoại, nói chung ta đã có thể có nhiều thông tin về hợp chất hoặc hỗn hợp cần nghiên cứu, như: trạng thái vật lý, dạng bên ngoài, độ tan, điểm nóng chảy, điểm cháy.

Nếu có thể thì cần biết chắc mẫu là chất nguyên chất hay hỗn hợp Sau khi ghi phổ hồng ngại, nếu chất nghiên cứu là hợp chất hữu cơ thì trước tiên nghiên cứu vùng dao động co giãn của H để xác định xem mẫu thuộc loại hợp chất vòng thơm hay mạch thẳng hoặc cả hai

2 Xác định độ tinh khiết.

3 Phân tích định lượng

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

Hướng dẫn Giải Phổ IR - NMR

• Phổ hồng ngoại (FT-IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR) được coi là 2 công cụ cơ bản nhất để thực hiện phép xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ.

• Các bước thực hiện việc giải 1 bài tập về phổ với công thức tổng quát cho trước:

BƯỚC 1. Tính ĐỘ KHÔNG BÃO HÒA ( degree of

unsaturation - DU) từ trong công thức tổng quát để xem trong phân tử có bao nhiêu vòng, bao nhiêu liên kết đôi.

NẾU: DU = 1 có thể có 1 LK đôi hoặc vòng

DU = 2 có thể có 2 LK đôi, 2 vòng, 1 LK ba hoặc 1 LK đôi + 1 vòng

DU = 3 có thể có 3 LK đôi, 3 vòng, 1 LK đôi + 2 vòng, 2 LK đôi + 1vòng, 1 LK ba + 1 LK đôi hoặc 1 LK ba + 1 vòng

DU = 4 nghĩ ngay tới vòng benzen

DU = 5 có thể là vòng benzen + 1 LK đôi hoặc vòng benzen + 1 vòng

DU = 6 có thể là vòng benzen + 2 LK đôi hoặc 2 vòng hoặc 1 LK ba hoặc 1 LK đôi + 1 vòng.

liên kết trong phân tử

Từ các nhóm chức xác định từ B2, viết cấu trúc phân tử và dựa vào phổ NMR đánh giá xem công thức đã hợp lý chưa.

BƯỚC 4. Kiểm tra số O, C, H, Hal, xem

đã phù hợp với công thức tổng quát chưa.

• Kiểm tra hóa trị các nguyên tố xem phù hợp

chưa

• Nếu chưa đúng, viết cấu trúc phân tử khác và kiểm tra lại

Tần số dao động đặc trưng của

phổ IR

Chương 2: Phổ NMR

• Phổ 1H-NMR là một kỹ thuật sử dụng để xác định cấu trúc hóa học của hợp chất hữu cơ Phổ proton cho ta biết được số loại proton có trong phân tử Mỗi loại proton đó sẽ có tính chất khác nhau vì thế

sẽ có độ dịch chuyển khác nhau trên phổ proton Người ta sử dụng TMS ( tetra methyl silan ) làm chất chuẩn trong phổ proton và độ dịch chuyển hóa học của proton trong TMS được chọn là 0 pmm

2 - 2,7 ppm: nhóm tại vị trí này liên

kết với nhóm carbonyl

3,7 - 4,1 ppm: nhóm tại vị trí này

liên kết với nhóm oxygen

9 - 10 ppm: nhóm aldehyde

6,5 - 8,5 ppm: Aromatic 2,2 - 3 ppm: H của nhóm gắn vào Aromatic

10 - 13,2 ppm: acid

0,5 - 3 ppm: amin aliphatic

3 - 5 ppm: amin Aromatic

4 - 4,4ppm: H của nhón gắn với

4 - 12ppm: H của rượu

Alkyl Halides

Phổ 13C - NMR

• Nếu như phổ 1H-NMR cho các tín hiệu của các loại H thì 13C-NMR cho các tín hiệu của các loại C vì thế với các chất hữu

cơ kết hợp 2 phổ này có thể xác định đc cấu trúc của hầu hết các chất.

Bảng tóm tắt độ dịch chuyển hóa

học trong phổ 13C-NMR

Tổng quan so sánh giữa 1H-NMR

với 13C-NMR

86

87

88