Hình 3.4 thể hiện phổ SFG theo cấu hình SPP của mẫu D-glucose ban đầu được làm ẩm với lượng nước thêm vào khác nhau, lần lượt là 1,19% và 1,47%. Phổ SFG của mẫu 0% H2O cũng được dựng kèm để phục vụ cho việc quan sát sự thay đổi khi có thêm nước.
Có thể thấy rõ ràng cường độ của các đỉnh tăng mạnh (từ 2 – 3 lần) theo hàm lượng nước thêm vào. Đặc biệt còn xuất hiện một số đỉnh mới so với phổ của mẫu
Hình 3.4: Phổ SFG của mẫu D-glucose ban đầu theo các nồng độ nước thêm vào khác nhau
Số sóng hồng ngoại (cm-1)
Cường độ SFG (đ.v.t.đ.)
2900
Quách Trung Đông 47 Chuyên ngành Quang học 0% H2O. Hố lõm tại vị trí xung quanh 2900 cm-1 đã được thay thế bởi một đỉnh với cường độ rất mạnh ngay cả với hàm lượng nước thêm vào rất ít. So sánh với dữ liệu Raman cho thấy phổ SFG của mẫu D-glucose sau khi được thêm nước có dạng gần giống với phổ Raman của β-D-glucose (hình 3.5).
Theo Corbett và cộng sự, khi thêm nước, do tính biến đổi quay α-D-glucose đã bị chuyển thành α-D-glucose monohydrate (hình 3.6). Cấu hình của nhóm C(6)H2OH trong phân tử D-glucose đã bị chuyển từ gt (gauche – trans) thành gg (gauche – gauche) một cách tương ứng [9]. Trong khi đó, cấu hình của nhóm C(6)H2OH trong phân tử β-D-glucose cũng có dạng gg. Sự thay đổi này được thể hiện rõ khi biểu diễn các đồng phân của D-glucose dưới dạng hình chiếu Newman (hình 3.7).
Hình 3.5: Phổ Raman của β-D-glucose thu được bởi Corbett và cộng sự [9].
Sự dịch Raman (cm-1)
Cường độ Raman (đ.v.t.đ.)
Hình 3.6: Tính biến đổi quay của D-glucose dưới tác dụng của nước.
Quách Trung Đông 48 Chuyên ngành Quang học Với α-D-glucose, góc xoắn liên quan đến liên kết C(5)-C(6) là gauche cho tổ hợp O(5)-C(5)-C(6)-O(6) và là trans cho tổ hợp C(4)-C(5)-C(6)-O(6). Trong khi với β- D-glucose, góc xoắn tương ứng cho cả hai tổ hợp đều là gauche. Corbett và cộng sự cũng đã xác định giá trị cụ thể của các góc xoắn này ứng với α-D-glucose, α-D- glucose monohydrate và β-D-glucose. Giá trị của chúng lần lượt là 109,30; 112,20 và 111,90 [9]. Như vậy sự giống nhau giữa α-D-glucose monohydrate và β-D-glucose về cấu hình của nhóm C(6)H2OH là khá rõ ràng. Đây chính là nguyên nhân phổ SFG của mẫu D-glucose ban đầu và phổ Raman của α-D-glucose rất giống nhau trong khi phổ SFG của mẫu sau khi thêm nước lại giống với phổ Raman của β-D-glucose. Sự thay đổi về cấu trúc của α-D-glucose và β-D-glucose dưới tác dụng của nước cũng được thể hiện rõ ràng khi so sánh riêng rẽ phổ Raman mà ở đó đỉnh 2907 cm-1 hiển thị rất mạnh trong phổ của β-D-glucose nhưng lại không xuất hiện trong phổ của α- D-glucose (hình 3.8).
Hình 3.7: Hình chiếu Newman của α-D-glucose và β-D-glucose được nhìn từ C(6) đến C(5) ở dạng tinh thể. Nhóm C(6)H2OH lần lượt có cấu hình là gt và gg
[13].
Quách Trung Đông 49 Chuyên ngành Quang học Dựa trên lý giải này, các mode dao động ứng với các đỉnh trong phổ SFG của α-D-glucose khi thêm nước đã được chỉ ra dưa trên dữ liệu Raman (bảng 3.2). Các đỉnh tại 2900 cm-1 và 2935 cm-1 đặc trưng cho β-D-glucose lần lượt được quy cho dao động bất đối xứng tại C(6)-H-C(5)-H và dao động đối xứng của nhóm CH tại C(2)-H-C(4)-H. Trong khi đó các đỉnh tại 2885 cm-1 và 2955 cm-1 lần lượt được quy cho dao động đối xứng tại C(6)-H-C(5)-H và dao động bất đối xứng của nhóm CH,.
Bảng 3.2: Các mode dao động của D-glucose ướt trong vùng CH
Vị trí đỉnh SFG (cm-1) Mode dao động
2885 Đối xứng C(6)-H-C(5)-H
2900 Bất đối xứng C(6)-H-C(5)-H
2935 ¨©
2955 ăôâ,
Để kiểm chứng sự thay đổi về cấu trúc của D-glucose do ảnh hưởng của nước, các mẫu D-glucose thêm nước đã được sấy khô rồi thu phổ SFG (hình 3.9.). Kết quả cho thấy phổ SFG lại quay trở về dạng phổ của mẫu D-glucose 0% H2O ban đầu tức là
Hình 3.8: Đồ thị dựng lại phổ Raman của α-D-glucose và β-D-glucose từ kết quả nghiên cứu của Corbett và cộng sự [9]
Sự dịch Raman (cm-1)
Cường độ Raman (đ.v.t.đ.)
2907
Quách Trung Đông 50 Chuyên ngành Quang học α-D-glucose monohydrate sau khi bị sấy khô sẽ lại chuyển thành α-D-glucose. Sự tăng lên về cường độ của các đỉnh trong phổ của mẫu thêm nước có thể là do ảnh hưởng của các liên kết hydro làm tăng khả năng dịch chuyển của các điện tích trong phân tử Glucose.
Hình 3.9: Phổ SFG của mẫu D-glucose thêm nước và sau khi được sấy khô Số sóng hồng ngoại (cm-1)
Cường độ SFG (đ.v.t.đ.)
Quách Trung Đông 51 Chuyên ngành Quang học