#8A. Giải phổ NMR - Bậc Tiểu học

Trang hướng dẫn giải phổ ở mức thấp nhất này bao gồm một số ví dụ giải phổ NMR tương đối đơn giản cả về mặt cấu trúc cũng như dữ liệu phổ, dành cho các đối tượng như sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh, khi mới lần đầu làm quen với NMR trong quá trình học tập hay nghiên cứu của mình. Kiến thức NMR cần thiết để hiểu các ví dụ này là rất cơ bản, chủ yếu là kiến thức về phổ 1H NMR (phổ proton). Bạn đọc có thể và nên tự mình giải hay gán phổ theo "Dữ liệu thực nghiệm"  trước khi xem các nội dung của phần "Giải phổ". 

8A.1. Xác định công thức phân tử hợp chất có kích thước nhỏ 

1. Dữ liệu thực nghiệm

• Phổ 1H NMR và công thức phân tử

Phổ 1H NMR phân tử C8H8O2

2. Giải phổ (xác định công thức cấu trúc)

• Tính số nối đôi, liên kết Pi

Dựa theo công thức phân tử:

DBE = C + 1 - (H/2) = 8 + 1 - (8/2) = 5

Kết luận: Trong phân tử có 01 vòng thơm và 01 nối đôi.

• Phân tích phổ 1H NMR

- Tổng giá trị tích phân (làm tròn): 1,00 + 2,02 + 2,01 + 3,17 = 8,2H, làm tròn thành 8H, đúng theo số nguyên tử H trong công thức phân tử.
- Tín hiệu đơn (s) ở vùng trường thấp (3,77ppm), giá trị tích phân 3H tương ứng với gốc O-CH3 tách biệt.
- Tín hiệu đơn (s) còn lại ở vùng trường rất thấp (9,78ppm), đặc trưng cho proton của gốc aldehyde HC=O,  phù hợp với kết luận phân tích DBE: trong phân tử có 01 nối đôi.
- Hai tín hiệu kép (d) còn lại (6,90ppm và 7,75ppm) nằm ở vùng cs đặc trưng của các proton nhân thơm và cũng phù hợp kết quả phân tích DBE: trong phân tử có 01 vòng thơm. 
- 02 tín hiệu, với tổng tích phân là 4H, cho thấy đây là vòng thơm -C6H4- thế 02 vị trí đối xứng. 

• Kết quả gán phổ

Tổng hợp các kết quả phân tích trên cho ta công thức cấu trúc như sau

Công thức cấu trúc của
4-methoxybenzaldehyde

3. Nhận xét

• Công thức phân tử có thể có do phân tích dữ liệu MS.
• Với phân tử có kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản như trong ví dụ này, chỉ cần phổ 1H NMR đã đủ để xác định công thức cấu trúc của phân tử. Bạn đọc có thể gán chi tiết hơn cho 04 proton CH trong vòng thơm dựa trên sự sai lệch nhỏ của giá trị cs. Nếu có thêm thông tin về hằng số tương tác 3JHH của 04 proton này thì việc gán phổ càng thêm chắc chắn. 

8A.2. Xác định công thức phân tử hợp chất có kích thước nhỏ 

1. Dữ liệu thực nghiệm

• Phổ 1H NMR và công thức phân tử

2. Xác định công thức cấu trúc

• Tính số nối đôi, liên kết Pi

Dựa theo công thức phân tử:

DBE = C + 1 - (H/2) = 7 + 1 - (8/2) = 4

Kết luận: Trong phân tử có 01 vòng thơm, khả năng 04 nối đôi, liên kết Pi là hãn hữu.

• Phân tích phổ 1H NMR

- Tổng giá trị tích phân làm tròn bằng 8, đúng bằng số H trong công thức.
- Dễ dàng gán tín hiệu đơn (s) có giá trị tích phân bằng 3 tại vùng trường cao (2,98ppm) cho -CH3 riêng rẽ.
- Tín hiệu dạng tù, nhụt có giá trị tích phân 0,8ppm là rất đặc trưng cho nhóm OH. 
- Cặp tín hiệu kép (d) vùng lân cận 7ppm với tổng tích phân 4H được phân tích tương tự như ví dụ 11.A1 ở trên và gán cho vòng thơm thế 02 vị trí đối xứng -C6H4-   

• Kết quả gán phổ

Tổng hợp các kết quả phân tích trên cho ta công thức cấu trúc như sau

Công thức phân tử
của p-hydroxytoluene

3. Nhận xét

• Ví dụ này rất gần với ví dụ 11A.1, ngoại trừ việc xuất hiện tín hiệu rất đặc trưng của nhóm OH thay cho tín hiệu đặc thù aldehyde HC=O.