1. Phổ của 5-(o-nitrophenyl)-2-furaldehyd Tinh thể màu vàng, toC = 99–100oC
NO2
O 32' CHO '
4'
5'
1
3 2 4
5 6
Giải:
+ Phổ 1H–NMR (δ ppm):
H–3’ H–4’ H–3 H–4 H–5 H–6 CHO
7, 677d 7, 187d 8, 029q 7, 739m 7, 837m 7, 949q 9, 624s J34= 8Hz J45=7, 5Hz J56=7, 5Hz J35= 1Hz J46=1, 5Hz
+ Phổ 13C–NMR (δ ppm):
C–2’ C–3’ C–4’ C–5’ C–1 C–2 C–3 C–4 C–5 C–6 CHO 152,68 124,41 112,29 153,25 121,84 130,29 131,13 133,00 124,32 147,41 178,2
Hình 82a. Phổ 1H–NMR của 5–(o-nitrophenyl)–2–furaldehyd.
Hình 82b. Phổ 13C–NMR của 5-(o-nitrophenyl)-2-furaldehyd.
Bảng 23. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân HMQC và HMBC của hợp chất b 5-(o-nitrophenyl)-2-furaldehyd
C cách 2,3 liên kết δ,ppm Proton
δ,ppm
C liên kết trực tiếp
δ,ppm Cách 2 liên kết Cách 3 liên kết CHO 9,624 CHO 178,23
H–2 7,949 C–2 130,29 C–1 121,84 C–3 131,13
C–4 133,00 C–5’ 153,25 H–3 7,837 C–3 131,13 C–2 130,29
C–4 133,00
C–1 121,84 C–5 124,32 H–4 7,739 C–4 133,00 C–3 131,13
C–5 124,32
C–2 130,29 C–6 147,41 H–5 8,029 C–5 124,32 C–4 133,00
C–6 147,41
C–3 131,13 C–1 121,84 H–3’ 7,677 C–3’ 124,41 C–2’ 152,68
C–4’ 112,29
CHO 178,23 C–5’ 153,25 H–4’ 7,187 C–4’ 112,29 C–3’ 124,41
C–5’ 153,25
C–2’ 152,68
Hình 82c. Phổ HSQC và HMBC của 5-(o-nitrophenyl)-2-furaldehyd.
2. Nicotine
Từ lá thuốc lá
Nicotiana tabacum L. (Solanaceae)
(S)-(–)-Nicotine C10H14N2, MW 162.23
[α] = –168.5° (c 0.0465 g/mL, acetone)
Chất lỏng nhớt không mầu, bp 90–92 °C (500 Pa) Nicotin là tên thương mại, tên hóa học là:
3-[(2S)-1-Methyl-2-pyrrolidinyl]pyridine.
Phổ UV
Phổ UV đặc trưng cho hợp chất thơm, vì vậy phần pyrolidin của phân tử không cho hấp thụ, Hấp thụ đặc trưng là của vòng thơm pyridin ở 210 và 260 nm.
Phổ IR
Phổ IR cho tần số đặc trưng của vòng pyridin là dao động C=C ở vùng 1600 cm–1 và dao động biến dạng =CH ở 700-800cm–1. Vùng hấp thụ CH bão hòa của vòg pyrolidin ở 3000-2800cm–1. Phổ 1H–NMR
Phổ 1H–NMR của nicotin gồm hai phần: phổ của vòng thơm pyridin và của vòng bão hòa pyrolidin trong phân tử. Phổ 1H–NMR phần pyridin dễ dàng nhận ra 4 proton của nó, hai proton ở vị trí ortho với nguyên tử nitơ vòng H–2 và H–6 do hiệu ứng nghịch từ của nguyên tử N trong vong nên nằm ở phía trường thấp, H–2 tương tác xa với H–4 và H–6 có δ = 8,55 ppm và H–6 tương tác trực tiếp với H–5 có δ = 8,50 ppm, vị trí của H–5 và H–6 có thể xác định chắc chắn dựa vào phổ COSY ở dưới.
Hình 83a. Phổ 1H–NMR.
Phổ COSY, HSQC và HMBC của vòng pyridin và pyrolidin chỉ ra ở bảng dưới cho thấy sự tương tác của 1H với nhau và với nguyên tử 13C trong phân tử.
Tương tác trong phổ COSY, HSQC, HMBC của vòng pyridin và pyrolidin:
Proton H δ ppm Tương tác COSY Tương tác HMBC HSQC, δppm H–2
H–4 H–5 H–6 H–9a H–7 H–9b H–11a H–12 H–10a H–10b H–11b
8,54 7,76 7,24 8,49 3,25 3,08 2,30 2,20 2,16 1,95 1,85 1,73
H–4 H–2, H–5 H–6, H–4 H–5
H–9b, H–10a H–11a, H–11b H–9a
H–7, H–11b H–9a
H–7, –4, –3, –6 H–7, –6, –2 H–6, –4, –3 H–5, –4, –2 H–11, –7, –4, –6 H–11, –12, –3, –4, –2
C–2 150 C–4 135 C–5 124 C–6 148 C–9 57 C–7 69 C–9 57 C–11 36 C–12 40 C–10 24 C–10 24 C–11 36
Hình 83b. Phổ COSY vòng thơm
Hình 83c. Phổ COSY vòng bão hòa.
Hình 83d. Phổ APT JMOD–13C–NMR.
Ba nhóm CH2 của vòng pyrolidin và C–3 của vòng pyryđin nằm ở phía dưới còn tín hiệu C–7, C–2, C–4, C–5 và C–6 nằm ở phía trên.
Hình 83e. Phổ HSQC.
Hình 83f. Phổ HMBC.
Phổ NOESY chỉ ra sự tương tác xa giữa H–2 với H–7, H–11 và H–12, giữa H–4 với H–7, H–11 và H–12.
Hình 83g. Phổ NOESY.
Hình 83h. Phổ NOESY.
Phổ MS
Cho m/z = 162 (M+), 161, 133, 119, 92, 84(100%) do sự phá vỡ phân tử như sau:
N
N
CH3 N
N CH3 H
M 162 m/z 161
C2H5
N
N CH3
m/z 133 N
CH3
m/z 84
3. Curcumin
(1E,4Z,6E)-5-Hydroxy-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl) hepta-1, 4, 6-trien-3-one Từ cây nghệ Curcuma longa L. (Zingiberaceae)
C21H20O6: MW 368.39
CAS RN 458-37-7, BRN 1894001, 2016701, 2306965 Tinh màu da cam, mp 182–184°C
Tên khác:
1,7-Bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-(1E,6E)-1,6-heptadiene-3,5-dione, CI Natural Yellow 3, CI 75300,
Phổ UV
Phổ UV của curcumin thay đổi mạnh theo môi trường acid hay bazơ bởi vì trong phân tử tồn tại 3 nhóm OH dễ dàng phản ứng với dung dịch NaOH. Đỉnh 430 nm trong etanol dịch chuyển batocrom trong môi trường acid và bazơ:
Dung dịch λ nm Etanol 430 Acid acetic 435
NaOH 465
Phổ IR
Phổ IR cho đặc trưng của nhóm OH ở 3400 và 3250 cm–1 vì trong phân tử tồn tại 2 nhóm OH tự do và một nhóm OH tạo cầu hiđro với nhóm C=O. Nhóm C=O hấp thụ ở 1620 cm–1 do tạo cầu hiđro. Hấp thụ của nhóm iên kết đôi C=C của alken trùng với liên kết đôi của benzen và C=O ở 1620-1500 cm–1, hấp thụ nhóm ether C–O–CH3 ở 1290 và 1280 cm–1.
Hình 84a. Phổ IR.
Phổ 1H–NMR
Phổ 1H–NMR chỉ ra proton hệ AX ở 7,53 và 6,74 ppm với hằng số tương tác spin bằng 15,8 Hz, chính là của H–1 và H–2 của liên kết trans olefinic. Hệ spin AX của proton thơm ở vòng benzen thế 1, 3, 4 ở 6,81 và 7,12 ppm vợi hằng số tương tác spin nhỏ hơn khoảng 8 Hz, tín hiệu H–2’ của vòng benzen là một vạch đơn ở 7,30 ppm. Tín hiệu đơn ở 6,05 ppm là của H–4. Tín hiệu của nhóm metoxy OCH3 nằm ở 3,82 ppm. Tín hiệu cộng hưởng của nhóm OH không xuất hiện trên phổ do có sự trao đổi với dung môi.
Phổ COSY chỉ ra sự tương tác H–2’ và H–6’ cũng như H–1 và H–2.
Hình 84b. Phổ 1H–NMR.
Hình 84c. Phổ DFQ–COSY.
Phổ NOESY
Phổ NOESY chỉ ra tương tác của nhóm OCH3 với H–2’ chứng tỏ chúng ở gần nhau. Cũng như tương tác xa giữa H–4 và H–2, H–4 và H–1.
Hình 84d. Phổ NOESY.
Phổ 13C–NMR
Phổ 13C–NMR chỉ ra C–3 ở 183 ppm và OCH3 ở 55,7ppm.Các tín hiệu khác của 13C dễ dàng tìm thấy nhờ phổ HSQC ở dưới.
Hình 84e. Phổ APT–JMOD–13C–NMR.
Trên phổ APT JMOD–13C–NMR tín hiệu các nhóm C=O, C–1’, C–3’ và C–4’ nằm ở phía dưới, tín hiệu các nhóm CH3, C–1, C–2, C–4, C–2’, C–5’ và C–6’ nằm ở phía trên.
Hình 84f. Phổ HSQC.
Phổ HSQC và HMBC
Phổ HSQC và HMBC chỉ ra tín hiêu của 1H và 13C tương tác trực tiếp và cách xa nhau.
Vị trí H δ, ppm 13C, δppm Tương tác xa với C H–1
H–6’
H–2 H–5’
H–2’
H–4
7,52 7,12 6,74 6,81 7,30 6,02 3,82
C–1 140 C–6’ 122 C–2 121 C–5’ 116 C–2’ 112 C–4 101 C–7’ 58 C–1’ 128 C–3’ 147 C–4’ 148 C–3 184
C–2, C–3, C–2 C–1, C–3, C–2 C–3, C–4, C–1’
C–1’, C–4’
C–4’
C–1, C–3 C–3’, C–4’
Cacbon bậc 4 – – –
Hình 84g. Phổ HMBC.
Phổ MS: m/z 368, 350, 272, 232, 217, 191, 190, 177, 145, 137, 117, 89
O O
M H2O
O
OCH3
HO
177 191
O
OCH3
HO
H O OH
m/z 272
m/z m/z
M 368
4. Cytisin
(1R,5S)-1,2,3,4,5,6-Hexahydro-1,5-methano-8H-pyrido[1,2-a][1,5]diazocin-8-one Tách từ hạt cây “the golden chain tree”
Laburnum anagyroides Fabr. (Fabaceae) C11H14N2O, MW 190.24
[α]D –108.1° (c 0.0198 g/mL, ethanol) Tinh thể không mầu, mp 154–155 °C Tên khác:
(α)-Cytisine, Baptitoxyne, Laburnin, Sophorine, Tabex, Ulexine
Phổ IR
Phổ IR cho một vạch nhỏ của nhóm NH ở 3300cm–1 và dao động hóa trị CH ở 2950-2750 cm–1. Đặc trưng cho cấu tạo của amid là dao động của nhóm C=O có tần số thấp ở1650-1570 cm–1 gọi là amid I và amid II.
Hình 85a. Phổ IR.
Phổ 1H–NMR
Phổ 1H–NMR có cấu tạo 12 đường phân bố theo thang ĐCDHH của chúng.Vùng proton thơm và alken có 2 doublet ở 6,45 và 6,0 ppm và cặp doublet doublet nữa ở 7,30 ppm là của H–10. Hai cặp doublet ở 6,45 và 6,0 là của H–9 hay H–11 chưa thể khẳng định chắc chắn được của proton nào. Vùng proton bão hòa có tín hiệu ở 4,13 và 3,89 ppm là của hai nhóm proton CH2–7. Nhóm CH2–6 tương tác với H–5 và H–1 nên xuất hiện nhiều đỉnh hơn nằm ở 2,9 và H–5 nằm ở 2,35.
Phổ COSY chỉ ra mối quan hệ của các proton ở cạnh nhau: Vùng nhân thơm H–10 (7,30 ppm) có quan hệ với H–9 (6,45ppm) và H–11 (6,0ppm).
Vùng mạch bão hòa H–7 (3,89 ppm) quan hệ với H–5 (2,35 ppm); H–6 (1,96 ppm) quan hệ với H–1 (2,92) và H–5 (2,35 ppm). H–4 tìm thấy ở 3, 13 và 3, 02 còn H–2 ở 3,08 và 3,02 ppm.
Phổ 13C–NMR
Phổ APT JMOD–13C–NMR chỉ ra 5 nhóm CH ở phía trên. Tín hiệu của C amid ở 163,7 ppm;
C–11 ở 150,8 ppm.trong vùng mạch bão hòa có 4 nhóm CH2 và 2 nguyên tử 13C bậc 4.
Phổ HMBC mở rộng của vùng vòng thơm chỉ ra sự liên quan của H–10 với C–11 ở 150, 8 ppm và tín hiệu nhóm C=O ở 163,7 ppm.Tín hiệu p roton ở 6, 45 liên quan với C–11 ở 105,1 ppm và nguyên tử cacbon nhóm C=O. Proton ở 6 ppm liên quan với C–11 ở 150,8 ppm và C–9 ở 116,8 ppm. Phần mạch bão hòa H–7 liên quan với C–11a và nguyên tử C nhóm C=O ngoài ra liên quan với C–6 và C–5. Liên quan tín hiệu C–1 với H–2. Do ở vị trí trung tâm nên tín hiệu H–6 liên quan với nhiều nguyên tử C nhất.
Hình 85b. Phổ 1H–NMR Phổ COSY.
Hình 85c. Phổ COSY.
Hình 85d. Phổ COSY.
Hình 85e. Phổ APT–JMOD–13C NMR.
Hình 85f. Phổ HSQC.
Hình 85g. Phổ HMBC.
Hình 85h. Phổ HMBC.
Phổ NOESY chỉ xác định lập thể của của nhóm CH. Proton H–7β ở 4,13 ppm tương tác với H–4e nhưng H–4e không tương tác với H–7α. Tương tự H–7α chỉ ra tương tác NOE với H–6 nhưng H–6 không tương tác NOE với H–7β. Cả hai proton H–7 không tương tác NOE với H–5.
Cuối cùng cả hai H–4a và H–2a chỉ tương tác NOE với H–6.
Hình 85i. Phổ NOESY.
5. Glucosamin hydrochloride
2-Amino-2-deoxy-D-glucose hydrochloride
Tách ra từ vỏ tôm Crangon crangon L. (Crangonidae) C6H13NO5.HCl, MW 179,17 + 36.46
Tinh thể trắng, mp 198 °C (phân hủy) [α]D 24
D +70° (c 0.01 g/mL, sau khi đổi quay trong H2O) D-Glucosamine hydrochloride, Cosamin, D-GlcN
Phổ IR
Chỉ ra sự có mặt nhiều nhóm OH trong phân tử ở 3300 cm–1, dao động hóa trị CH ở 2960-2850 cm–1 và dao động biến dạng CH ở vùng 1450-1300 cm–1, dao động liên kết C–O–C ở vùng 1100-1000 cm–1.
Hình 86a. Phổ IR.
Phổ 1H–NMR
Trong phổ 1H–NMR các tín hiệu của cả hai đồng phân anome của dạng α và β xuất hiện ở phía trái tín hiệu của H2O ở 5,45 và 4,95 ppm. Tích phân tỷ lệ của hai dạng là 1:0,6. Tín hiệu của H dạng β có hằng số tương tác lớn nên nhận biết được H–2α và H–2β ở 3, 0 và 3, 3 ppm. Tín hiệu phổ ở vùng 4 và 3,5 ppm là do sự chồng chất các tín hiệu proton còn lại trong phân tử.
Trong phổ COSY có thể phát hiện các proton anome ở C–2 của cả hai dạng α và β ở 3,3 và 3,0 ppm.
Nhờ phổ COSY cũng tìm được H–3 của hai dạng ở 3,89 và 3,69 ppm. Từ các tín hiệu này cũng tìm thấy sự chồng chất tín hiệu của H–4α và H–4β ở 3,5 ppm.
Hình 86b. Phổ 1H–NMR.
Phổ NOESY
Trên phổ NOESY có đôi tích phân giao nhau phổ NOESY giữa proton H–1α và H–2α lớn hơn tích phân giao nhau giữa H–1β và H–2β. Ngược lại với H–1α và H–1β sự thể hiện pic giao nhau H–3β và H–5β gây ra bởi tương tác 1,3–axial phù hợp với pic giao nhau NOE giữa H–2α/β và H–
4α/β.
Phổ TOCSY
Để phân biệt tín hiệu dạng α hay β trong hợp chất cacbohyđrat có thể sử dụng phổ TOCSY.
Trong dãy đầu tiên H–1β đã được chiếu với xung 50ms Gauss và thời gian hỗn hợp TOCSY đã được thay đôi từ 20 sang 100 ms, có thể nhìn thấy dạng β–glucosamin (Hình trên). Trong lần thứ hai, H–1α đã được chiếu, sau đó đã nhìn thấy dạng α–glucosamin (Hình giữa). Hình phía dưới là phổ toàn phần của dạng α– và dạng β–glucosamin.
Phổ TOCSY của glucosamin. Dạng α–glucosamin (Hình trên), dạng β–glucosamin (Hình giữa) và hỗn hợp α, β–glucosamin (Hình dưới).
Phổ APT–13C–NMR
Phổ 13C–NMR gồm hai nhóm tín hiệu tương ứng với hai đồng phân của glucosamin theo tỷ lệ anome α/β phát hiện trong phổ 1H–NMR ở trên. Các tín hiệu của các nguyên tử cacbon anome có thể chứng minh trực tiếp do vùng độ chuyển dịch hóa học đặc trưng cũng như hai nguyên tử cacbon methylen có thể xem trực tiếp trên phổ APT, tín hiệu của các nguyên tử cacbon khác có thể xem trên phổ HSQC.
Phổ HSQC cho biết mối quan hệ 1H và 13C của hai dạng đồng phân như sau:
Hình 86c. Phổ COSY.
Hình 86d. Phổ NOESY.
Hình 86e. Phổ TOCSY của glucosamin. Dạng α–glucosamin (Hình trên), dạng β–glucosamin (Hình giữa) và hỗn hợp α, β–glucosamin (Hình dưới).
1H δ,ppm 13C δ,ppm H–1α
H–1β H–3/5α H–6α/β H–3β H–5β H–4α/β H–2α H–2β
5,4 4,9 3,8 3,7 3,6 3,35 3,4 3,25 2,9
C–1α C–1β C–3α C–5α C–6α/β C–3β C–5β C–4α/β C–2α C–2β
92 96 74 73 64 75 79 79 57 60
Hình 86f. Phổ APT–13C–NMR.
Hình 86g. Phổ HSQC.
Hình 86h. Phổ HMBC.
Hình 86i. Phổ HMBC.
Phổ MS
m/z 180, 162, 144, 101 Cơ chế phá vỡ phân tử:
O NH3 HO
HO
HO OH
O NH2 HO
HO
OH HO
H2O
O NH2 HO
HO HO
2
H2O OH O
NH2 HO
HO
m/z 162 m/z 144
M 180