PHÂN TÍCH CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ

 Con đường tối ưu nhất để xác định cấu trúc một chất thường không định trước được. Thông thường phải kết hợp 4 phương pháp : UV, IR, MS, NMR, đôi khi có sự trợ giúp của phương pháp nhị sắc tròn (CD) hoặc tán sắc quay cực (ORD).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ Ph©n tÝch cÊu tróc hîp chÊt h÷u c¬ 1. §Æt vÊn ®Ò − Con ®êng tèi u nhÊt ®Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc mét chÊt thêng kh«ng ®Þnh tr-íc ®îc. − Th«ng thêng ph¶i kÕt hîp 4 ph¬ng ph¸p : UV, IR, MS, NMR, ®«i khi cã sù trîgióp cña ph¬ng ph¸p nhÞ s¾c trßn (CD) hoÆc t¸n s¾c quay cùc (ORD). 2. Ph¬ng ph¸p chung • Tõ MS x¸c ®Þnh ion ph©n tö vµ suy ra c«ng thøc tæng. • Trong trêng hîp MS kh«ng cho ion ph©n tö th× dïng ph©n tÝch nguyªn tè. • X¸c ®Þnh sè liªn kÕt ®«i vµ vßng ®Ó cã h×nh dung vÒ khung ph©n tö. • NÕu mét ph©n tö chØ chøa C, H, O th× sè t¬ng ®¬ng nèi ®«i vµ vßng ®îctÝnh theo c«ng thøc: (2a + 2) − b CaHbOc : DBE = (1) 2 DBE = sè t¬ng ®¬ng nèi ®«i (2a + 2) lµ sè nguyªn tö H trong hydrocacbon no cã a nguyªn tö C. V× nèi ®«ihoÆc vßng sÏ lµm gi¶m ®i 2H nªn khi trõ ®i b ta cã sè H thùc cã cña (2a + 2),chia 2 ta cã sè nèi ®«i vµ vßng. + VÝ dô : Benzen cã 4 t¬ng ®¬ng nèi ®«i (3 nèi ®«i vµ 1 vßng). Nh÷ngnguyªn tö cã 1 hoÆc 2 ho¸ trÞ nh Cl, Br, O, S, ... kh«ng ¶nh hëng ®Õn ph¬ngtr×nh (1). Cl, Br... ®îc coi nh H vµ céng vµo b. | | + Khi cã nguyªn tö ho¸ trÞ 3 nh − N hoÆc − P ... th× ph¶i sö dông ph¬ng | |tr×nh (2) : (2a + 2) − (b − d) CaHbOcNd : DBE = (2) 2 VÝ dô : C5H11N : chøa 1 t¬ng ®¬ng nèi ®«i. §©y cã thÓ lµ chÊtisopropylimin cña acetaldehyt (1 nèi ®«i) hoÆc cyclopentylamin (1vßng). Ngoµira cßn cã thÓ lµ nhiÒu chÊt kh¸c n÷a. Nhng khi 1 trong 4 ph¬ng ph¸p phæ ®· x¸c®Þnh cã 1 nèi ®«i (C=C, C= N, C=O) th× kh¶ n¨ng vßng ®· bÞ lo¹i. Ngîc l¹i nÕukh«ng x¸c ®Þnh ®îc nèi ®«i tøc lµ ph¶i cã 1 vßng. §iÒu ®Çu tiªn nghÜ tíi lµ phæUV. NÕu nghi ngê cã hai hoÆc nhiÒu t¬ng ®¬ng nèi ®«i trong ph©n tö th× sÏ 1thÊy hÊp thô m¹nh trong phæ UV. Song, khi b¾t ®Çu c«ng viÖc x¸c ®Þnh cÊutróc cña mét chÊt th× cha nªn lÊy qu¸ nhiÒu th«ng tin tõ phæ UV. Thay vµo ®ã lµx¸c ®Þnh c¸c nhãm chøc trong ph©n tö th«ng qua phæ IR. Phæ NMR ( 1H vµ 13C) sÏ gióp ta dùng nªn khung cacbon cña chÊt cÇn t×mvµ kh¶ n¨ng vÒ vÞ trÝ cña c¸c nhãm chøc trong ph©n tö. Phæ khèi (MS) còng gióp ta x¸c ®Þnh s¬ bé khung C, H cña phan tö dùa vµoph©n m¶nh. ë giai ®o¹n nµy cha cè ®Þnh ®îc thø tù c¸c th«ng tin thu ®îc tõ c¸c ph¬ngph¸p phæ. Mét sè vÝ dô : VÝ dô 1 : • Ph©n tÝch nguyªn tè vµ MS cho biÕt c«ng thøc C 4H8O chøa 1 t-¬ng ®¬ng nèi ®«i. • UV : λmax = 295 nm TÝnh h»ng sè hÊp thô ε : HÊ thô . TLPT (träng l- î ng ph© tö) p n ε = L- î ng c© trong 100 ml . ® dµy cuvet b»ng cm n é 0,28.72.100 Trêng hîp nµy : ε = = 19 106.1 Nh vËy lµ ε yÕu → n → π* cña keton hoÆc andehyt no (còng cã thÓ t¹p chÊtcã hÊp thô m¹nh ?) − • IR : ν* = 1715 cm 1 (m¹nh) → carbonyl − − kh«ng cã v¹ch ë 2700 − 2900 cm 1 trong IR ( ν* −H andehyt)→ kh«ng cã Candehyt. − kh«ng cã tÝn hiÖu δ = 9 − 10 ppm trong 1HNMR (H andehyt) • V× chØ cã 1 t¬ng ®¬ng nèi ®«i vµ 1 dÞ nguyªn tè nªn ®ã lµ ketoncarbonyl. • X¸c ®Þnh khung cacbon • 13C-NMR cho biÕt 4C lµ kh¸c nhau, mét trong sè ®ã lµ C=O v× : δ = 208,79ppm vµ cêng ®é yÕu (cacbon bËc 4) • 1H-NMR : δ = 2,4 q → CH2 C H3C C O 2 2,09 s → CH3 ®Ýnh víi C bËc 4 1,04 t → CH3 CH3 − C || O TÝch ph©n (Intergral) : 2 : 3 : 3 29,37 36,80 7,86 ppm H3C C CH2 CH 3 O 43 O • MS : m/z : 72, 57, 43, 29 29 57 VÝ dô 2 : − C«ng thøc céng : C11H20O4 tÝnh ®îc hai t¬ng ®¬ng nèi ®«i. − UV : kh«ng cho hÊp thô cña hai nèi ®«i liªn hîp. − − IR : + ®Ønh C=O m¹nh t¹i 1740 cm 1 (→ keton vßng 5 hoÆc ester no) + ®Ønh >C=C< kh«ng thÊy trong IR → hai t¬ng ®¬ng nèi ®«i ph¶i lµ hainhãm carbonyl hoÆc 1C=O vµ 1 vßng. + kh«ng cã OH → 4 O lµ cña keton, ester hay ete. 13 − C-NMR : chØ cã 8C kh¸c nhau, nh vËy cã mé ...