CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Tổng hợp vật liệu MCM-
2.5.2.Phân tích sản phẩm canxi gluconat bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): 1H-NMR và 13C-NMR
cộng hưởng từ hạt nhân (NMR): 1H-NMR và 13C-NMR
Nguyên tắc:
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân là một phương pháp vật lí hiện đại nghiên cứu cấu tạo các hợp chất hữu cơ, phương pháp phổ biến được sử dụng là phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C.
Hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương và luôn luôn tự quay quanh mình nó, khi quay như vậy nó sinh ra momen quán tính gọi là momen spin hạt nhân P và momen từ μ, đồng thời với mỗi hạt nhân nguyên tử còn được đặc trưng bởi số lượng tử spin I và I có các giá trị 0, ,52
23 3 , 1 , 2 1
…tùy theo mỗi loại hạt nhân nguyên tử. Ngoài ra, mỗi loại hạt nhân nguyên tử còn được đặc trưng bởi số lượng tử từ mI. Các hạt nhân nguyên tử 1H và 13C có số lượng tử spin hạt nhân I = 21 và số lượng tử từ mI = −21và mI = +21, khi đặt chúng vào trong từ trường của nam châm thì các spin này sẽ quay hướng ngược chiều nhau và chiếm hai mức năng lượng khác nhau có hiệu số là:
E = hν = 2 B0 h γ π hay ν = 2 0 1 B γ π
Ở đây, E là năng lượng ν là tần số cộng hưởng, B0 là cường độ từ trường của nam châm, γ là hệ số từ thẩm, mỗi hạt nhân có các giá trị khác nhau như γ(1H) ≈ 4 γ(13C).
Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. Đặc trưng cho các hạt nhân 1H, 13C trong phân tử là giá trị độ chuyển dịch hóa học δ, đối với hạt nhân 1H thì:
0 ν ν ν σ σ δ = TMS − H = H − TMS
νTMS và νH là tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt nhân mẫu đo. Hằng số chắn xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao quanh hạt nhân nguyên tử, do đó, tùy theo vị trí của hạt nhân 1H và 13C trong phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến chúng có các giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển dịch hóa học của mỗi hạt nhân khác nhau. Đối với phổ 1H-NMR thì δ có các giá trị từ 1 đến 12 ppm, còn phổ 13C-NMR thì δ có các giá trị từ 0 đến 220ppm.
Sự xuất hiện độ bội đỉnh trên phổ là do sự tương tác của các proton ở cạnh nhau. Mỗi proton giống như một nam châm nhỏ, nó sinh ra hai từ trường phụ ngược chiều nhau tác dụng lên proton ở bên cạnh làm phân tách mức năng lượng của từ trường ngoài tác dụng lên proton đó, kết quả là sinh ra tín hiệu bội, sự phân tách mức năng lượng thế nào phụ thuộc vào số proton ở mỗi nhóm. (tương tác spin-spin).
Với phổ 1H-NMR, từ giá trị δ, ta có thể biết tương tác giữa hidro với nguyên tử C nào, tức là sẽ xác định được tỷ lệ proton ở mỗi nhóm. Ta sử dụng đường cong tích phân để xác định tỷ lệ proton vì chiều cao của bậc thang tỷ lệ với số proton ở mỗi nhóm.
Vì tất cả các hợp chất hữu cơ đều chứa nguyên tử cacbon nên phổ 13C- NMR có ý nghĩa quan trọng và cho nhiều thông tin hơn phổ 1H-NMR, ở các hợp chất hữu cơ không chứa hidro thì không có tín hiệu trong phổ 1H-NMR nhưng nó cho tín hiệu của phổ 13C-NMR.
Sản phẩm được phân tích bằng phổ 1H-NMR và 13C-NMR để xác định sự tạo thành của muối canxi gluconat.
Thực nghiệm:
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR và 13C-NMR được ghi trên thiết bị Bruker avance 500 spectrometer. Chuẩn nội TMS tetrametylsilan, độ chuyển dịch hóa học biểu thị bằng ppm, tần số tính theo Hz. Dung môi: D2O.
Tại phòng phổ cộng hưởng từ hạt nhân - Viện Hóa học - Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam.