Khảo sát cấu trúc các hợp chất tự nhiên doc

1
2
•
Trình bày được từng bước cần làm để xác định cấu trúc
hóa học (CTHH) của 1 hợp chất tự nhiên (HCTN).
•
Khai thác được các thông tin cấu trúc từ các dữ liệu phổ
học, chủ yếu là phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).
•
Trình bày được các dữ liệu phổ học trong một văn bản
khoa học để xác nhận cấu trúc của hợp chất ng. cứu.
•
So sánh được cấu trúc của mình làm ra với các cấu trúc
(hợp chất) đã được công bố trong các TLTK.
•
Hiệu chỉnh được các dữ liệu cấu trúc chưa hợp lý của
các TLTK.
M
3
4
Hợp chất (compound, C
x
H
y
O
z
N
t
≠ đơn chất Na, Fe, N
2
…)

tùy yêu cầu về sự chính xác, có thể được mô tả bằng:
- công thức phân tử (nguyên, thô) C
6
H
11
NO
3

- công thức khai triển (nhóm chức…) HO-C
6
H
10
-NO
2
- cấu trúc hóa học (phẳng, kh. gian, mô hình phân tử…)
Ở đây, khảo sát cấu trúc → 1 cấu trúc 3-D duy nhất,
loại bỏ các dạng đồng phân không phù hợp.
5
C
6
H
11
NO
3
↔ HO-C
6
H
10
-NO
2

Chỉ riêng 1 dạng para, đã có ≥ 4 cấu trúc “phù hợp”
HO NO
2
p
NO
2
OH
o
HO
NO
2
m
NO
2
H
OH
H
NO
2
HO
H
H
NO
2
H
OH
H
NO
2
HO

H
H
ghế
thuyền
6
n=10 vị trí gắn -OH
k=3 nhóm -OH
n!
(n-k!).k!
10!
(7!).3!
= 120 cas
=
N =
*
7
O
O
OH
OH
OH
HO
O
O
OH
OH
OH
HO
rhamnosyl (840 cấu trúc)
(R-1)

(R-2)
O
O
OH
OH
HO
O
O
OH
OH
HO
(G-1)
(G-2)
glucosyl (360 cấu trúc)
8
Sau đó, có kết hợp với phổ UV, IR…
9
10
Tetrah. Lett., 23 (49), pp. 5159-62 (1982) → (B)
Eurycomalacton / rễ Bá bệnh
(Le Van Thoi, Nguyen Ngoc Suong, 1970-1982)
J. Org. Chem, 35, p. 1104 (1970) → (A).
(A) (B)
(B) cũng được kiểm chứng tính chính xác (6/2011)




11
•

Phổ nhiễu xạ đơn tinh thể tia X (Phổ tia X, X-Ray)
- Hạn chế về thiết bị
- Điều kiện nghiêm ngặt (của tinh thể)
- Lượng mẫu cần rất ít, không thu hồi được.
•
Các phương pháp phổ học kết hợp khác
- NMR đóng vai trò rất quan trọng
- Vẫn tận dụng được các th. tin định hướng “cổ điển”
- Khả năng thu hồi mẫu: OK (NMR !)
- Chi phí (th. gian, nhân lực, thiết bị, tài chính): OK
12
13
Khác biệt về cấu trúc → → Khác biệt về (dữ liệu) phổ
Phổ chủ yếu khai thác sự khác biệt về…
UV sự phân bố è (tự do…)
IR các nhóm chức (-NH-, -OH, -COOR…)
X-Ray mạng tinh thể (lập phương, đơn tà…)
NMR “môi trường hóa học” của C, H, N, P…
14
sóng radio (NMR)
E cao
E thấp
tần số giảm dần
độ dài sóng tăng dần
tia gamma / tia X / UV-Vis / IR / MW
15
Phép biến đổi Fourier (Fourier Transform, FT); biểu diễn
một dao động tắt dần (Free induction decay, FID) từ dạng
chu kỳ dạng dạng tần số ν → Phổ (IR, NMR…)
FT

f (thời gian) f (tần số)
FT
16
tần số thấp
tần số cao hơn
2 giao động
ν
1
ν
2
ν
2
ν
1
17
ν
1
ν
2
ν
3
ν
4
R
1
R
2
R
3
R

4
FT
18
200 400 nm300
200 400 nm300
Flavanon
Flavon
250 350
250 350
O
O
HO
OH
O
O
HO
OH
19
Chalcon
chalcon
Chalcon
Flavanon liquiritigenin
iso-liquiritigenin
liquiritigenin glucosid
20
OH
OH
OH
OH
OH

OH
(m/z 120)
n = 1
(m/z 136)
n = 2
(m/z 152)
n = 3
O
OOH
OMe
C
5
H
8
(OH)n
16n + 104
m/z 234
O
O
HO
OH
OH
O
O
HO
OH
OH
OH
?
[M+H]

+
[M+H]
+
Luteolin X = ???
-120 -136
MS
22
m/z = 28
CO
N
2
CH
2
N C
2
H
4
27.9949 28.0062 28.0187 28.0313
CxHyOz = 154
C (12) H (1) O (16) mass
7 6 4 154.0266
8 10 3 154.0630
9 14 2 154.0994
10 18 1 154.1358
11 6 1 154.0419
23
- Khi được đặt vào 1 từ trường B
o
, các è quanh nhân sẽ xoay và
hạt nhân sẽ tạo ra 1 từ trường B trái chiều với B

o
.
24
- Khi nhận thêm 1 năng lượng E = hv; hạt nhân (đang // hoặc
đối song với B
o
) sẽ xoay sang 1 hướng mới và ở 1 mức năng
lượng cao, kém bền; có kh.hướng trở về trạng thái bền (E thấp,
theo tác dụng của B
o
). E được gọi là “năng lượng cộng hưởng”.
- Khi dao động tắt dần để trở về trạng thái bền này, hạt nhân sẽ
giải phóng 1 năng lượng ∆E = hv.
- Ghi nhận được ∆E có thể mô phỏng lại các “dao động tắt dần”
này (Free Induction Decay, FID).
- Nhờ phép “biến đổi Fourier” (Fourier Transform, FT); máy sẽ
biến các FID thành tín hiệu phổ và được ghi lại thành 1 phổ đồ.
25
spin I = 1/2
hoặc hướng “lên”,
hoặc hướng “xuống”
chưa có từ trường B
o
có từ trường B
o
B
o
B
o
spin ngẫu nhiên

(quay hỗn độn)
B
o