Bài tập về các phương pháp phân tích NMR, MS, IR

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
HỢP CHẤT HỮU CƠ – BÀI TẬP

Bài tập 1
Cho

H
= 2.6751910
8
rads
-1
T
-1
và

C
= 6.72610
7
rads
-1
T
-1
. Máy đo phổ được điều
chỉnh để phân tích proton ở tần số 250 MHz.
a. Tính giá trị của cảm ứng từ B
0
tương ứng.
b. Với giá trị B
0
trên, xác định tần số


C
của đầu dò sử dụng để phân tích tín hiệu cộng
hưởng của
13
C.
c. Với giá trị B
0
trên, nhân
27
Al cộng hưởng tại 65.13 MHz. Nếu muốn sử dụng đầu dò
cùng tần số

C
ở trên để phân tích
27
Al thì cần điều chỉnh B
0
ở giá trị nào?

Bài tập 2
Sau phản ứng quang clo hóa (photo-chlorination) toluen thu được hỗn hợp sản phẩm có
phổ NMR
1
H như bên dưới. Xác định các sản phẩm thu được và tỉ lệ giữa chúng?



Bài tập 3

Chọn kết luận đúng? Giải thích?

A. J
ab
> J
ac
B. J
ab
= J
ac

C. J
ab
< J
ac
D. chưa đủ thông tin để kết luận

2
Bài tập 4
Vẽ dạng tín hiệu cộng hưởng thu được của proton H
a
ghép spin với 3 nhân b, c, d khác có
spin I = 1/2, biết J
ab
= 10 Hz, J
ac
= 8 Hz, J
ad
= 7 Hz.

Bài tập 5
Hợp chất X (C

5
H
10
O) có 2 đồng phân X
1
và X
2
với các phổ NMR
1
H và
13
C{
1
H} như bên
dưới.
a. Mẫu đã được hòa tan trong dung môi nào để xác định phổ
13
C{
1
H}? Vì sao mũi dung
môi xuất hiện dạng mũi 3?
b. Phân tích phổ NMR
1
H và
13
C{
1
H}của X
1
và X

2

c. Xác định cấu trúc X
1
và X
2






X
1

X
1


3

X
2

X
2


4
Bài tập 6
Phổ NMR
1
H của dimethyl-cyclopropanedicarboxylate như bên dưới. Các hằng số ghép
spin (Hz) được cung cấp trên đỉnh các mũi đa.


a. Cho biết phổ này tương ứng với đồng phân cis hay trans của hợp chất?


cis trans

b. Xác định các giá trị hằng số ghép spin (Hz) được cung cấp là của các nhân nào, cách
bao nhiêu nối (
x
J
XX
)?

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
HỢP CHẤT HỮU CƠ – BÀI TẬP (TT)

Bài tập 7
Một hợp chất X có công thức phân tử C
10
H
10
O
2
(xác định từ phân tích MS và phân tích
nguyên tố). Dữ liệu phổ NMR
1
H (1D và 2D COSY) và
13
C (1D và DEPT) của X được trình
bày trong các Hình 1-3 (giá trị các hằng số ghép spin, Hz, được cho trên đỉnh các mũi đa).
a. Xác định cấu trúc của X. Giải thích?
b. X có cấu hình E hay Z. Giải thích?

Hình 1. Phổ NMR
1
H của X.


2

Hình 2. Phổ NMR 2D COSY
1
H-
1
H của X.

3

Hình 3. Phổ NMR
13
C{
1
H} và DEPT của X.

Bài tập 8
Hoạt chất curcumin từ nghệ vàng có tác dụng hủy diệt tế bào ung thư. Curcumin dạng enol
có công thức cấu tạo như Hình 4.


Hình 4. Công thức cấu tạo curcumin dạng enol.

Mẫu curcumin được chuẩn bị trong dung môi DMSO để phân tích đặc trưng cấu trúc bằng
các phương pháp NMR
1
H,
13
C{1H}, 2D HSQC
1
H-

13
C và 2D HMBC
1
H-
13
C.
a. Phổ NMR
1
H của curcumin được trình bày trong Hình 5. Cho biết mẫu còn lẫn những
loại dung môi nào, giải thích. Điền thông tin vào cột 2, Bảng 1 theo thứ tự

(m, số H,
X
J
XX
).
Dựa vào phổ NMR
1
H, so sánh pKa
1
của curcumin với pKa của phenol.


4


Hình 5. Phổ NMR
1
H của curcumin.

b. Phổ NMR
13
C{1H}, 2D HSQC
1
H-
13
C và 2D HMBC
1
H-
13
C của curcumin được trình
bày trong Hình 6, 7 và 8 tương ứng. Điền thông tin vào cột 3, 4 và 5, Bảng 1 (cột 3 điền

của
13
C, cột 4 và 5 điền các loại C mà proton tại vị trí ghi trong cột 1 có tương tác spin).


5

Hình 6. Phổ NMR
13
C{
1
H} của curcumin.


6

Hình 7. Phổ NMR 2D HSQC

1
H-
13
C của curcumin.


7

Hình 7. Phổ NMR 2D HSQC
1
H-
13
C của curcumin.


8

Hình 8. Phổ NMR 2D HMBC
1
H-
13
C của curcumin.


9

Hình 8. Phổ NMR 2D HMBC
1
H-
13

C của curcumin.



10
Vị trí
1
H (ppm)
13
C
(ppm)
HSQC
HC
HMBC
HC
1




2
2’




3
3’

4
4’




5
5’




6
6’




7
7’




8
8’

9
9’




10
10’




7
7’




OH





Bảng 1. Phân tích dữ liệu phổ NMR của curcumin.
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
HỢP CHẤT HỮU CƠ – BÀI TẬP (TIẾP THEO)

Bài tập 9
So sánh tần số dao động các nối sau: CH
3
Br, CH
3
Cl, CH
3
F.

Bài tập 10
Phản ứng sau được theo dõi bằng phổ IR:



Phổ trước và sau phản ứng như sau:





Phân tích các phổ IR trên.


2
Bài tập 11


Phổ IR trên của:
A. 2-pentanone B. 1-pentanol
C. 1-bromopentane D. 2-methylpentane

Bài tập 12


Phổ IR trên của:
A. 2-pentanone B. 1-pentanol
C. 1-bromopentane D. 2-methylpentane








3
Bài tập 13

Phổ IR trên của:


Bài tập 14

1

4



2

3
4

5


Chọn sự kết hợp đúng giữa phổ IR và tên hợp chất:
A. 1a, 2b, 3c, 4d, 5e B. 1c, 2d, 3e, 4a, 5b
C. 1c, 2e, 3b, 4a, 5d D. 1a, 2b, 3e, 4c, 5d

Bài tập 15
Xác định công thức cấu tạo của hợp chất X có các dữ liệu phân tích như sau:
Phân tích nguyên tố: C 62.07, H 10.34, O 27.59
Phổ MS:






5

6
Phổ NMR
1
H:


Phổ IR: