1.4.3.Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopp, NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một phương pháp phổ biến hiện đại và hữu hiệu nhất hiện nay được dùng để xác định cấu trúc hoá học của 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 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 phổ NMR (Phổ proton và cacbon) là sự cộng hưởng khác nhau của các hạt nhân từ (1H và 13C) dưới tác dụng của từ trường ngoài. Sự cộng hưởng khác nhau này được biểu diễn bằng độ dịch chuyển hoá học (Chemical Shift). Ngoài ra, đặc trưng của phân tử còn được xác định dựa vào tương tác spin giữa các hạt nhân từ với nhau (Spin coupling).
a. Phổ 1H – NMR ( Proton Magnetic Resonance Spectroscopy )
Trong phổ 1H-NMR, độ dịch chuyển hoá học () của các proton được xác định trong thang ppm từ 0 ppm 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 có 1 từ trường khác nhau và vì vậy chúng được biểu diễn bằng 1 độ dịch chuyển hoá học cũng như tương tác spin coupling mà người ta có thể xác định cấu trúc hoá học của hợp chất.
b. Phổ 13C- NMR ( Carbon-13 Nuclear Magnetic ResonanceSpectroscopy)
Phổ này cho tín hiệu vạch phổ của C. Mỗi nguyên tử C sẽ cộng hưởng từ ở 1 từ trường khác nhau và cho 1 tín hiệu vạch phổ khác nhau. Những pic có cuờng độ nhỏ tương ứng với nguyên tử C không đính với H còn pic có cường độ lớn thì ứng với nguyên tử C đính với 1 hay nhiều nguyên tử H . Thang đo cho phổ 13C – NMR cũng được tính bằng ppm và với dải thang rộng hơn so với phổ proton (từ 0 ppm đến 240 ppm).
Nguyễn Thị Xuân Mai Lớp K31B - Khoa Hóa học 31
c. Phổ DEPT (Distortionless Enhancement By Polorisation Transfer)
Phổ này cho ta những tín hiệu phổ phân loại các C khác nhau. Trên các phổ DEPT tín hiệu của C bậc 4 biến mất. Tín hiệu phổ của CH và CH3 nằm về một phía và của CH2 về 1 phía trên phổ DEPT 1350. Còn trên phổ DEPT 900 thì chỉ xuất hiện phổ của các CH.
d. Phổ 2D – NMR (Two - Pimensional NMR )
Đây là kỹ thuật phổ 2 chiều cho phép xác định các tương giao của các hạt nhân từ của phân tử trong không gian 2 chiều. Một số kỹ thuật chủ yếu thường dùng như sau :
+ Phổ HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Coherence) các tương tác trực tiếp C-H đựơc xác định nhờ các tương tác trên phổ này. Trên phổ 1 trục là phổ 1H-NMR còn trục kia là 13C -NMR các tương tác HMQC nằm trên đỉnh các ô vuông trên phổ.
+ Phổ 1H-1H COSY (HOMOCOSY) 1H-1H Chemical Shift Correlation- Spctroscopy: Phổ này biểu diễn các tương tác H-H, chủ yếu của các proton đính với cacbon liền kề nhau. Chính nhờ phổ này mà các phần của phân tử được nối ghép lại với nhau.
+ Phổ HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Connectivity) đây là loại phổ biểu diễn các tương tác xa của H và C 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 NOESY (Nucler Overhouser Effect Spectroscopy) phổ này biểu diễn các tương tác xa trong không gian của các proton không kể đến các liên kết mà chỉ tính đến khoảng cách nhất định trong không gian. Dựa vào kết quả phổ này có thể xác định được cấu trúc không gian của phân tử.