CHƯƠNG V
PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
(NMR-NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu ðĩnh, Trần Thị ðà (1999), Ứng dụng một số phương
pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục.
2.Nguyễn Kim Phi Phụng (2005), Phổ NMR sử dụng trong phân tích
hữu cơ- Lý thuyết- Bài tập- Bài giải, NXB ðH Quốc Gia TP. HCM.
3. Robert M. Silverstein, Francis X. Webster (2005), Spectrometric
Identification
of
Organic
Compounds,
John
Wiley
&
Sons,
Sixth
Identification
of
Organic
Compounds,
John
Wiley
&
Sons,
Sixth
Edition.
4. James. V. Cooper (1980), Spectroscopic Techniques for Organic
Chemist, John Wiley & Sons.
5. John McMurry (2004), Organic Chemistry, Physical Sciences,

-Khi mẫu chất khảo sát có chứa những hạt nhân này ñược ñặt vào
giữa hai cực của một nam châm mạnh, các hạt nhân proton
1
H
hoặc
13
C sẽ bị ñịnh hướng theo hướng của nam châm: song song
cùng chiều hoặc song song ngược chiều với từ trường của nam
châm, ñịnh hướng song song cùng chiều có mức năng lượng thấp
hơn ñịnh hướng song song ngược chiều.
Nếu hạt nhân này (ñã có ñịnh hướng) ñược chiếu bởi một bức xạ
ñiện từ có tần số thích hợp, sự hấp thu năng lượng sẽ xảy ra và lúc
ñó spin trạng thái năng lượng thấp sẽ nhảy chuyển lên spin trạng
thái năng lượng cao hơn. Khi có hiện tượng nhảy chuyển spin như
thế, người ta nói là hạt nhân ñã cộng hưởng với bức xạ chiếu vào,
từ ñó có tên gọi là cộng hưởng từ hạt nhân.
Hạt nhân
1
H,
13
C hấp thụ ở tần số radio (Radio Frequency-rf),
bức xạ ñiện từ: bức xạ có tần số sóng radio
Sự hấp thụ này ñược lượng tử hóa và cho ta một phổ ñặc
trưng của hợp chất→ phổ Cộng Hưởng Từ Hạt Nhân-NMR.
Một dụng cụ gọi là máy phổ cộng hưởng từ hạt nhân cho
phép
ño
sự
hấp
thụ

3
1.2. Phổ ñồ -Vị trí của tín hiệu trên phổ ñồ
ðộ mạnh của từ trường ngoài tăng từ trái qua phải. Phía
trái là trường thấp (downfield), phía phải là trường cao
(upfield).
TMS: Chất chuẩn- (CH
3
)
4
Si có
δ
δδ
δ
H
= 0 ppm
4
2
3
Trục hoành: ñộ dịch chuyển hóa học (chemical shift)
δ
δδ
δ
(ppm)- vị trí mà
một hạt nhân hấp thu năng lượng ñể có hiện tượng cộng hưởng
Trục tung: Cường ñộ của tín hiệu (cường ñộ mũi)
δ
δδ
δ(ppm)= (ðộ dịch chuyển hóa học, Hz)/(Tần số máy, MHz)
Một ñơn vị
δ

hiệu
ở
gần
nhau
sẽ
dễ
dàng
phân
biệt
ñược chúng,
- Máy có tần số thấp: các tín hiệu gần nhau có thể trùng lắp
lên nhau, khó khảo sát.
ða số các proton (H): hấp thu khoảng 0-10 δ
δδ
δ
ða số các
13
C: khoảng 1 – 220 δ
δδ
δ trong vùng từ trường thấp so với
TMS.
2.1. Sự chắn tại chỗ:
Các proton ñược bao xung quanh bởi các ñiện tử, các ñiện tử
này ñã che chắn một phần ảnh hưởng của từ trường bên ngoài
lên trên proton hạt nhân ñã bị chắn bởi các ñiện tử bao
chung quanh nó.
2. PHỔ 1H-NMR:
chung quanh nó.
Mỗi loại hạt nhân ñược bao quanh bởi những ñám mây ñiện tử
khác nhau, nên bị chắn khác nhau, từ ñó từ trường áp ñặt lên

(cũng
như
càng
có
nhiều
nguyên
tử
loại
này)
thì
proton
–
C
H
-
X càng ñược giảm chắn, nên có ñộ dịch chuyển hóa học ở vùng từ
trường thấp. Tuy vậy, sự che chắn giảm dần theo khoảng cách, sau
4 nối hóa trị, sự giảm chắn hết tác dụng
CHCl
3
CH
2
Cl
2
CH
3
Cl
7.27 5.30 3.05
Ảnh hưởng bởi sự lai hóa và sự chắn không ñẳng hướng
ðộ dịch chuyển hóa học của các proton không phải luôn luôn

amin-NH-, phenol Ph-OH, amid, enol… có vị trí cộng hưởng
thay ñổi trong một khoảng rất rộng
class="bi x0 y0 w1 h1"
class="bi x0 y0 w1 h21"
2.2. Các proton tương ñương về ñộ dịch chuyển hóa học
 Các proton tương ñương
ðộ dịch chuyển hóa học của mỗi hạt nhân phụ thuộc vào cấu tạo
hóa học và vị trí không gian trong phân tử nên mỗi hạt nhân có
hiệu ứng chắn khác nhau. Một hợp chất có bao nhiêu tín hiệu
trong
phổ
proton
-
NMR,
phải
biết
trong
phân
tử
ñó
có
bao
nhiêu
trong
phổ
proton
-
NMR,
phải
biết

phổ
ñồ
.
ñộ
dời
hóa
học
→
cho
một
tín
hiệu
trên
phổ
ñồ
.
C
H
H
C
CH
3
C
H
3
(
b
)
(a)
(

(
a
)
(b)
(
a
)
C
Cl
H
C
C
H
3
CH
3
(b)
(
a
)
(b)
(
a
)
(
((
(A
AA
A)
))

)
(A) truøng (B)
Vậy: H(a) và H(b) là 2 hydro tương ñương nhau và hợp chất
2-Metylpropen cho 2 tín hiệu phổ trên phổ
1
H-NMR: Một của
H(a)
≡
≡≡
≡
H(b) và CH
3
(a)
≡
≡≡
≡
CH
3
(b)
Các proton không tương ñương:
Các proton khác biệt nhau do hóa lập thể sẽ có ñộ dịch chuyển
hóa học khác nhau.
Vậy: H(a) và H(b) là 2 hydro không tương ñương nhau
class="bi x0 y0 w1 h21"