5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.3.4. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR)
Nguyên lý chung của các phƣơng pháp phổ NMR (phổ proton và cacbon) là sự cộng hƣởng khác nhau của các hạt nhân 1H và 13C dƣới tác dụng của từ trƣờng ngoài. Sự cộng hƣởng khác nhau này đƣợc biểu diễn bằng độ chuyển dịch hóa học (chemical shift). Ngoài ra, đặc trƣng của phân tử còn đƣợc xác định dựa vào tƣơng tác spin-spin giữa các hạt nhân từ với nhau (spin coupling).
a. Phổ 1H-NMR
Trong phổ 1
H-NMR, độ chuyển dịch hóa học của các proton đƣợc xác định trong thanh ppm từ 0-14 ppm, tùy thuộc vào mức độ lai hóa của nguyên tử cũng nhƣ đặc trƣng riêng của từng phần. Dựa vào những đặc trƣng của độ chuyển dịch hóa học và tƣơng tác spin mà ta có thể xác định đƣợc cấu trúc hóa học của hợp chất.
b. Phổ 13C-NMR
Phổ này cho tín hiệu vạch phổ cacbon. Mỗi nguyên tử cacbon sẽ cộng hƣởng ở một trƣờng khác nhau và cho tín hiệu phổ khác nhau. Thang đo của phổ 13
C-NMR là ppm, với dải thang đo rộng hơn so với phổ proton (từ 0 đến 230 ppm).
c. Phổ DEPT
Phổ này cho ta các tín hiệu phân loại các loại cacbon khác nhau. Trên phổ DEPT, tín hiệu của các cacbon bậc bốn biến mất. Tín hiệu của CH và CH3 nằm về một phía và của CH2 về một phía trên phổ DEPT 1350. Trên phổ DEPT 900 chỉ xuất hiện tín hiệu phổ của các CH.
d. Phổ 2D-NMR
Đây là các kỹ thuật phổ hai chiều, cho phép xác định các tƣơng tác của các hạt nhân từ của phân tử trong không gian hai chiều. Một số kỹ thuật chủ yesu thƣờng đƣợc sử dung nhƣ sau:
+ Phổ HSQC: Các tƣơng tác trực tiếp H-C đƣợc xác định nhờ vào các tƣơng tác trên phổ này. Trên phổ, một trục là phổ 1H-NMR, còn trục kia là 13C-NMR. Các
tƣơng tác HSQC nằm trên đỉnh các ô vuông trên phổ. + Phổ 1
H-1H COSY: Phổ này biểu diễn các tƣơng tác xa của H-H, chủ yếu là các proton đính với cacbon liền kề nhau. Nhờ phổ này mà các phần của phân tử đƣợc nối ghép lại với nhau.
+ Phổ HMBC: Đây là phổ biểu diễn tƣơng tác xa trong không gian phân tử. Nhờ vào các tƣơng tác trên phổ này mà từng phần của phân tử cũng nhƣ toàn bộ phân tử đƣợc xác định về cấu trúc.
+ Phổ NOESY: Phổ này biểu diễn các tƣơng 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 cấu trúc không gian của phân tử.
Ngƣời ta còn sử dụng hiệu ứng NOE bằng kỹ thuật phổ NOE differences để xác định cấu trúc không gian của phân tử. Bằng việc đƣa vào một xung đúng bằng từ trƣờng cộng hƣởng của một proton xác định thì các proton có cùng phía về không gian cũng nhƣ gần nhau về không gian sẽ cộng hƣởng mạnh hơn và cho tín hiệu với cƣờng độ mạnh hơn.
Ngày nay, ngƣời ta còn sử dụng nhiều kỹ thuật phổ hai chiều rất hiện đại khác ví dụ nhƣ kỹ thuật xóa tƣơng tác trên các phổ nhất định (decouplng), ví dụ nhƣ trên phổ proton, xóa tƣơng tác của một proton nào đó xác định có thể xác định đƣợc vị trí của các proton bên cạnh…
Ngoài ra, còn sử dụng phổ X-RAY (nhiễu xạ Rơngen) để xác định cấu trúc không gian của toàn bộ phân tử của hợp chất kết tinh ở dạng đơn tinh thể. Phạm vi sử dụng của phổ này rất hạn chế vì yêu cầu tiên quyết là phải có đơn tinh thể. Đây là một điều kiện không phổ biến đối với các hợp chất hữu cơ.
Nhƣ trên đã đề cặp, ngoài việc sử dụng các loại phổ, ngƣời còn sử dụng kết hợp với các chuyển hóa hóa học cũng nhƣ các phƣơng pháp phân tích so sánh kết hợp khác. Đặc biệt đối với các phân tử nhiều mạch nhánh dài, tín hiệu phổ NMR bị chồng lấp nhiều khó xác định chính xác đƣợc chiều dài các mạch, cũng nhƣ đối với các phân tử có các đơn vị đƣờng thì việc xác định chính xác các loại đƣờng cũng nhƣ cấu hình đƣờng thông thƣờng phải sử dụng phƣơng pháp thủy phân rồi xác định bằng phƣơng pháp so sánh bằng LC-MS hoặc GC-MS với các đƣờng chuẩn dự kiến.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN