3. Nhiệm vụ nghiên cứu
1.5.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonancespectroscopy,
NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một phương pháp phổ hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay được dùng để xác định cấu trúc hoá học các hợp chất hữu cơ nói chung và hợp chất thiên nhiên nói riêng. Với việc sử dụng kết hợp các kỹ thuật phổ NMR một chiều
34
và hai chiều, các nhà nghiên cứu có thể xác định chính xác cấu trúc của hợp chất, kể cả cấu trúc lập thể của phân tử. Nguyên lý chung của các phương pháp phổ NMR (phổ proton và phổ carbon) là sự cộng hưởng ở các tần số khác nhau của các hạt nhân từ (1H và 13C) dưới tác dụng của từ trường ngoài. Các tần số cộng hưởng khác nhau này được biểu diễn bằng độ dịch chuyển hoá học. Ngoài ra, đặc trưng của phân tử còn được xác định dựa vào tương tác spin giữa các hạt nhân từ với nhau.
Phổ 1H – NMR: Trong phổ 1H – NMR, độ dịch chuyển hoá học (δ) của các proton được xác định trong thang từ 0 đến 14 ppm tuỳ thuộc vào mức độ lai hoá của nguyên tử cũng như đặc trưng riêng của từng phân tử. Mỗi loại proton cộng hưởng ở một trường khác nhau vì vậy chúng được biểu diễn bằng một độ dịch chuyển hoá học khác nhau. Dựa vào những đặc trưng của độ dịch chuyển hoá học cũng như tương tác spin giữa các hạt nhân từ với nhau mà người ta có thể xác định được cấu trúc hoá học của hợp chất.
Phổ 13C – NMR: Phổ này cho tín hiệu vạch phổ của cacbon. Mỗi nguyên tử cacbon sẽ cộng hưởng ở một trường khác nhau và cho một tín hiệu phổ khác nhau. Thang đo cho phổ 13C – NMR cũng được tính bằng ppm và với dải thang đo rộng hơn so với phổ proton (từ 0 đến 240 ppm).
Phổ DEPT: Phổ này cho ta những tín hiệu phổ phân loại các loại cacbon khac nhau. Trên các phổ DEPT, tín hiệu của cacbon bậc 4 biến mất. Tín hiệu phổ của CH và CH3 nằm về một phía và của CH2 thì nằm về phía đối diện trên phổ DEPT 1350. Còn trên phổ DEPT 900 thì chỉ xuất hiện tín hiệu phổ của các CH.
Phổ 2D – NMR: Đây là các kỹ thuật phổ hai chiều, cho phép xác định các tương tác của các hạt nhân từ của phân tử trong không gian hai chiều.
Phổ HMBC: Đây là phổ biểu diễn các tương tác xa của C và H trong phân tử. Nhờ vào các tương tác trên phổ này mà từng phần của phân tử cũng như toàn bộ phân tử được xác định về cấu trúc.
Phổ HSQC: Đây là phổ biểu diễn các tương tác của C và H liên kết trực tiếp với nhau trong phân tử. Như ở phổ HMBC, nhờ vào các tương tác trên phổ này mà từng phần của phân tử cũng như toàn bộ phân tử được xác định về cấu trúc.
35