CHƯƠNG 3. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
3.7. HƯỚNG DẪN GIẢI PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN CƠ BẢN
Trong phổ 1H NMR:
- Tổng số tín hiệu cung cấp cho bạn số lượng các loại proton khác biệt về mặt hóa học.
- Sự dịch chuyển hóa học của tín hiệu cho bạn biết liệu các vòng thơm, liên kết đôi hoặc nguyên tử âm điện có ở gần các proton chịu trách nhiệm cho tín hiệu đó hay không.
- Sự tích hợp của mỗi tín hiệu cho bạn biết số lượng proton chịu trách nhiệm cho tín hiệu đó.
- Mô hình phân tách tín hiệu cho bạn biết số lượng proton lân cận khác biệt với các proton chịu trách nhiệm về tín hiệu đó.
Ví dụ 1:
Hình 3.21. Phổ của hợp chất chưa biết C10H12O2
Bước [1] Xác định số lượng các loại proton khác nhau.
Trong phổ có 4 nhóm tín hiệu cơ bản như vậy có 4 loại proton khác nhau.
Bước [2] Sử dụng dữ liệu tích hợp để xác định số lượng nguyên tử H tạo ra mỗi tín hiệu Tổng tích phân là 6 H, Tỉ lệ 2,5:1:1:1,5=5:2:2:3 ứng công thức phân tử cho thấy thực sự có 12 nguyên tử H trong phân tử. Do đó, 1 tín hiệu 2,5H có 5H (C6H5-) , 2 tín hiệu 1H có 2H (CH2-), 1 tín hiệu 1,5H có 3H (CH3-) .
116
Bước [3] Sử dụng các mẫu phân tách riêng lẻ để xác định những nguyên tử carbon nào được liên kết với nhau.
Trong bảng, các proton màu đỏ là các proton chịu trách nhiệm tạo ra tín hiệu quan tâm và các proton trên nhóm lân cận có màu đen và trong ngoặc đơn chịu trách nhiệm tạo ra một tín hiệu khác.
Độ chuyển dịch hóa học
Đường tích phân
Số lượng proton Số lượng mũi chẻ Số nguyên tử H xung quanh
Mảnh phân tử
1,1 1,5 3 (CH3) Triplet 2
1,8 1 2 (CH2) Sextet 5
4,2 1 2 (CH2) Triplet 2
7,4-8,1 2,5 5 (C6H5) - -
Bước [4] Sử dụng dữ liệu độ dịch chuyển hóa học để hoàn thành cấu trúc. Kết hợp cấu trúc lại với nhau theo cách bảo toàn dữ liệu tách và phù hợp với các dữ liệu được báo cáo.
Chúng ta hãy cố gắng tìm các phần của một đoạn trùng lặp với các phần của một đoạn khác.
Hình 3.22. Ghép các mảnh vừa tìm được
Nhóm propoxy mà chúng ta vừa mới bắt nguồn có thể được gắn trực tiếp vào vòng benzen không? Câu trả lời, trong trường hợp này, là không vì phân tử kết quả sẽ là propoxybenzene, C6H5OCH2CH2CH3, có công thức C9H12O. Thiếu một nguyên tử carbon và một nguyên tử oxy so với công thức, C10H12O2. Hai nguyên tử này có thể được thêm vào dưới dạng một nhóm carbonyl (C=O) giữa nhóm propoxy và vòng benzen, tạo ra propyl benzoat, như được hiển thị ở đây. Tất cả các khía cạnh của propyl benzoat đều phù hợp với phổ NMR 1H
117
Trong cấu trúc đã hoàn thành, có ba proton thơm riêng biệt: hai proton ortho, hai proton meta và một para. Gần nhất với nhóm carbonyl, các proton ortho sẽ tạo ra tín hiệu mạnh. Điều này phù hợp với các đỉnh ở δ 8,1 ppm, có sự dịch chuyển hóa học cao nhất. Do đó, các proton meta và para phải làm phát sinh các đỉnh chồng chéo có trung tâm là 7,5 ppm.
3.7.2. Diễn giải phổ 13C - NMR Trong quang phổ 13C NMR:
- Tổng số tín hiệu cung cấp số lượng các loại cacbon khác biệt về mặt hóa học.
- Sự dịch chuyển hóa học của tín hiệu cho ta biết liệu các vòng thơm, liên kết đôi hoặc nguyên tử âm điện có ở gần các nguyên tử carbon chịu trách nhiệm cho tín hiệu đó hay không.
- Kết quả từ quang phổ DEPT cho biết số lượng proton được gắn vào từng loại carbon.
Ví dụ 2: Hợp chất X (C5H12O) có phổ cộng hưởng từ hạt nhân và phổ IR như hình vẽ. Xác định công thức cấu tạo của X.
Hình 3.23. Phổ của hợp chất chưa biết C5H12O
118
Hướng dẫn giải Bước [1] Xác định số lượng các loại cacbon khác nhau.
- Có 3 tín hiệu trên phổ chứng tỏ có 3 loại C khác nhau trong phân tử.
Bước [2] Sử dụng các mẫu phân tách riêng lẻ để xác định những nguyên tử carbon nào được liên kết với nhau
Dựa vào độ chuyển dịch hóa học của phổ công hưởng từ hạt nhân:
Độ chuyển dịch hóa học Cặp liên kết kế bên hoặc liên kết
Nguyên tử C được xác định
Mảnh phân tử
26 - CH3
33 - C
73 C-O CH2
Bước 3: Kết hợp cấu trúc lại với nhau.
Ghép các mảnh phân tử vừa tìm được
Xác định dải IR cho biết dải rộng xuất hiện từ 3550 đến 3230 cm-1 đó là tín hiệu của một nhóm OH.
Vậy X có công thức cấu tạo là (CH3)3C-CH2OH
119