PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN – NMR
PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN – NMR
(
(
N
N
UCLEAR
UCLEAR
M
M
AGNETIC
AGNETIC
R
R
ESONANCE)
ESONANCE)
(
(
PHỔ PROTON
PHỔ PROTON
)
)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CAO HỌC KHÓA 23 – CHUYÊN NGÀNH: LL & PPDHHH
BÁO CÁO MÔN CƠ SỞ HÓA HỌC HỮU CƠ
Chuyên đề :
Người hướng dẫn: TS NGUYỄN TIẾN CÔNG
Người thực hiện : học viên LÊ VIẾT ÁI LAN

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (phổ CHTHN) viết tắt của

32
S…
I=0
I=0
Số proton lẻ,
số nơtron lẻ
14
N,
10
B,
2
H(D)…
I: số nguyên ( 1,2, 3… )
I: số nguyên ( 1,2, 3… )
Số proton chẵn,
số nơtron lẻ
hoặc ngược lại
1
H,
19
F,
31
P,
I: nửa số nguyên ( 1/2,
I: nửa số nguyên ( 1/2,
3/2, 5/2…)
3/2, 5/2…)
1.1. Spin hạt nhân - Cộng hưởng từ hạt nhân
1
H-NMR và
13
C-NMR có ý nghĩa quan trọng
nhất trong hóa hữu cơ.Phần 1. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP
Phần 1. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP
CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
1.1. Spin hạt nhân - Cộng hưởng từ hạt nhân

Trong không gian, momen từ của proton có thể ở vào một
trong hai hướng ngược nhau, mỗi hướng có khoảng 50%
tổng số hạt. Mặc dù vậy, proton có momen từ ở vào hướng
nào thì cũng có năng lượng bằng nhau và ta bảo các
proton có năng lượng suy biến.
1.2. Điều kiện cộng hưởngPhần 1. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP
Phần 1. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP
CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN

Những proton cùng hướng với từ trường bên ngoài sẽ có
năng lượng thấp hơn so với các proton có spin ngược lại.

Đặt một từ trường có hướng và độ lớn xác định vào vùng

Bh
E =∆
(1)
Mức độ chênh lệch năng lượng giữa 2 trạng thái (∆E) tỉ lệ thuận
với độ lớn của từ trường bên ngoài.
* ∆E phụ thuôc vào bản thân hạt nhân và vào cường độ của từ
trường áp đặt cho hạt nhân. Phần 1. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP
Phần 1. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP
CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
1.2. Điều kiện cộng hưởng

2π
γ
ν
0
Β
=
Mà : ∆E= hν ( theo Borh )
Ta có công thức (2) :
ν : tần số (Hz)

(2)
*Vậy để có được phổ cộng hưởng từ hạt nhân ta cần đặt mẫu
nghiên cứu vào một từ trường mạnh, có cường độ B
0
và tác

đặt thẳng đứng sao cho từ trường đi ngang qua nó.
Thường dùng TMS để làm chất chuẩn.2.2. Dung môi và chất chuẩn trong NMR:
Dung môi :không được chứa những hạt nhân cho tín hiệu
che lấp tín hiệu chính. Việc lựa chọn dung môi phải dựa
vào tính tan của chất nghiên cứu.
Thí du: đối với cộng hưởng từ proton thường sử dụng
các dung môi như CCl
4
, CDCl
3
, CDCl
2
, CD
3
OD,
CD
3
COCD
3
, D
2
O… Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON


 Kỹ thuật quét trường (Field Sweep)Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON

Hiện tượng làm giảm H
n
tác động đến hạt nhân gây ra bởi
các e ở xung quanh: hiện tượng chắn màn (của e).
Mật độ elctron càng dày, H
n
càng lớn ,cường độ từ trường
cảm ứng H’ càng lớn và ngược lại. H’ = H
o
σ (4)
Từ (3),(4)  H
n
=H
o
+ H’ = H
o
+ H
o
σ = H
o
(H
o
+ σ ) (5)
σ: hằng số chắn đặc trưng cho ảnh hưởng che chắn của

nc
)/H
o
(6)
Thực tế giá trị (H
c
– H
nc
) có giá trị vài chục đến vài trăm Hz, Ho
có giá trị từ vài chục đến vài trăm MHz.
δ có giá trị ~ 10
-5
đến 10
-7
. Vì thế người ta thường thể hiện bằng
đơn vị ppm.Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
2.4. Độ chuyển dịch hóa học

Hằng số chắn của hợp chất (CH
3
)
4
Si (TMS) là lớn
nhất nên đã dùng nó làm chất chuẩn để xác định độ
dịch chuyển hóa học của các chất khác:
δ

ν
0
: tần số cộng hưởng của máy đo (MHz)
δ : không có thứ nguyên, người ta kí hiệu 10-6 là ppm.
(8)
Độ dịch chuyển hóa học của
1
H – NMR nằm trong khoảng 0-12ppm.Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
2.4. Độ chuyển dịch hóa học

2.4.1. Các yếu tố nội phân tử ảnh hưởng đến độ dịch chuyển hoá học
a. Sự chắn trực tiếp:
Vì sự chắn màn của electron xung quanh nhân làm giảm
cường độ từ trường tác động tới hạt nhân  để cộng
hưởng cần phải tăng cường độ từ trường.
Sự chắn màn trực tiếp phụ thuộc : mật độ electron xung
quanh hạt nhân, hình dạng và kích thước đám mây.Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
2.4. Độ chuyển dịch hóa học22
Mật độ e càng lớn phải dùng từ trường càng mạnh để đưa

I
I
CH
CH
3
3
Br
Br
CH
CH
3
3
Cl
Cl
CH
CH
3
3
F
F
δ
δ(ppm)
(ppm)
2,1
2,1
2,7
2,7

~ 0,9
~ 0,9
~ 2,3
~ 2,3
~ 3,3
~ 3,3Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
2.4.1. Các yếu tố nội phân tử ảnh hưởng đến độ dịch chuyển hoá học
a. Sự chắn trực tiếp:
2.4. Độ chuyển dịch hóa học

25Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
Phần 2. PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON
2.4.1. Các yếu tố nội phân tử ảnh hưởng đến độ dịch chuyển hoá học
a. Sự chắn trực tiếp:
2.4. Độ chuyển dịch hóa học

Trích đoạn Phần 2 PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ PROTON 2.5.Cường độ vân phổ Sự trao đổi proton và vấn đề khử tương tác spin-spin

---