Phổ cộng h−ởng từ hạt nhân là một dạng cơ bản của phổ hấp thụ. ở những điều kiện thích hợp trong từ tr−ờng, mẫu đo có thể hấp thụ bức xạ điện từ trong vùng tần số radio tại những tần số đ−ợc xác định bởi các đặc
tr−ng của mẫu đọ Đồ thị biểu diễn quan hệ tần số của các vạch hấp thụ và c−ờng độ vạch tạo nên phổ cộng h−ởng từ hạt nhân.
Đại l−ợng đặc tr−ng cho hạt nhân cộng h−ởng (proton, cacbon, ...) là độ chuyển dịch hóa học ( ký hiệu là δ) và đại l−ợng này chỉ phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của các hợp chất nghiên cứụ Độ chuyển dịch hóa học của một hạt nhân phụ thuộc vào mật độ electron bao quanh hạt nhân đó. Khi mật độ electron bao quanh hạt nhân tăng, giá trị độ chuyển dịch hóa học của hạt nhân đó sẽ giảm và ng−ợc lạị Điều này liên quan tới hiệu ứng chắn hạt nhân cộng h−ởng bởi electron.
Trong các phức chất, khi liên kết kim loại – phối tử hình thành, mật độ electron ở nguyên tử liên kết trực tiếp với ion kim loại sẽ giảm kéo theo sự thay đổi mật độ electron xung quanh các hạt nhân của phối tử. Sự thay đổi này phụ thuộc vào bản chất của liên kết phối trí, phối tử (cấu trúc, sự có mặt của nhóm không no, nhóm vòng thơm hay nguyên tử có chứa cặp electron tự do, ...) và bản chất từ của ion kim loạị Chính vì vậy, phổ NMR có vai trò rất lớn trong nghiên cứu cấu trúc. Việc phân tích nguyên tố giúp xác định công thức nguyên của của hợp chất và số liệu cung cấp từ phổ NMR cho biết các nhóm chức có trong phân tử và kiểu liên kết của chúng trong phân tử nghiên cứu [2, 12].
Với các NTĐH, phổ NMR đ−ợc xem là công cụ hữu hiệu giúp đánh giá việc tạo liên kết giữa ion đất hiếm nghịch từ (La, Lu và Y) với phối tử hữu cơ. Tuy nhiên, việc phân tích phổ NMR của các phức nghịch từ với các amino axit còn rất ít và th−ờng đ−ợc sử dụng với phức chất của phối tử lớn, phức tạp khi các phép phân tích IR và Raman ch−a thực sự cho phép đánh giá sự tạo thành liên kết giữa kim loại và phối tử một cách thỏa đáng.
Pavol Balgavy [30] đã nghiên cứu sự tạo phức amino polycacboxylat với các ion kim loại nghịch từ trong đó có ion đất hiếm (La3+, Lu3+ và Y3+).
Kết quả cho thấy, tín hiệu cộng h−ởng của các proton đều dịch chuyển về phía tr−ờng thấp do hiệu ứng cảm ứng và cũng có thể do hiệu ứng tĩnh điện gây rạ Các hiệu ứng này là nhỏ trong các phức do khoảng cách xa giữa ion kim loại với các proton của phối tử.
Yao Kemin [115] đã tổng hợp và nghiên cứu sự phối trí của các phức chất giữa ion La3+ và Y3+ với các bazơ schiff không đối xứng bằng phổ 1H- NMR và 13C-NMR. Kết quả cho thấy, do sự phối trí của các nguyên tử nitơ và oxi của phối tử với ion Ln3+, mật độ đám mây electron trên proton giảm làm cho hiệu ứng chắn giảm và tín hiệu cộng h−ởng bị dịch chuyển về phía tr−ờng thấp (từ 7,98 lên 8,27-8,29 ppm). T−ơng tự, tín hiệu cộng h−ởng của cacbon nhóm cacboxyl trong phức chất bị dịch chuyển về phía tr−ờng cao so với tín hiệu t−ơng ứng trong phổ phối tử tự do(178,05 và 177,10 ppm so với 181,44 ppm) do có sự phối trí của nguyên tử oxi cacboxyl với ion đất hiếm.
Woznicka Ẹ [119] đã tiến hành ghi phổ 1H-NMR của morin và phức chất giữa morin và ion La3+. Do sự tạo phức, các tín hiệu cộng h−ởng của các proton đều bị dịch chuyển về phía tr−ờng thấp từ 0,19 – 1,23 ppm so với các tín hiệu t−ơng ứng trong phổ phối tử. Sự chuyển dịch tín hiệu cộng h−ởng chi tiết đ−ợc nêu trong bảng 1.4.
Bảng 1.4. Vị trí các pic trong phổ 1H-NMR của phối tử morin tự do và phức chất của nó với lantan.
Với các phức chất của các ion đất hiếm thuận từ (từ Ce3+ đến Yb3+), các tín hiệu cộng h−ởng th−ờng thay đổi trên một khoảng rộng hơn so với các
tín hiệu cộng h−ởng t−ơng ứng trong các phức nghịch từ (phức của La3+ và Lu3+).
Sự dịch chuyển mạnh các tín hiệu cộng h−ởng về phía tr−ờng cao hay thấp liên quan tới sự góp thêm độ chuyển dịch hóa học thuận từ đ−ợc tạo ra bởi t−ơng tác giữa momen từ hạt nhân và từ tr−ờng của các electron f không cặp đôi của các NTĐH (t−ơng tác spin electron và hạt nhân).