Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Phân tích cấu trúc một số dẫn xuất 2-(4-clo-6,8-dimetylquinolin-2-yl)-5,6,7-triclo-1,3-tropolon bằng phương pháp phổ NMR và MS

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:59

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu chính của đề tài là sử dụng các phương pháp phổ hiên đại như 1H-NMR, 13C-NMR và phương pháp phổ khối lượng MS để phân tích cấu trúc của một số dẫn xuất 2-(4-clo-6,8- dimetylquinolin-2-yl)-5,6,7-triclo-1,3-tropolon tổng hợp được. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Phân tích cấu trúc một số dẫn xuất 2-(4-clo-6,8-dimetylquinolin-2-yl)-5,6,7-triclo-1,3-tropolon bằng phương pháp phổ NMR và MS

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ BÍCH LIÊN PHÂN TÍCH CẤU TRÚC MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-(4-CLO-6,8-DIMETYLQUINOLIN-2-YL)-5,6,7-TRICLO-1,3- TROPOLON BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ NMR VÀ MS LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN-2017
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ BÍCH LIÊN PHÂN TÍCH CẤU TRÚC MỘT SỐ DẪN XUẤT 2-(4-CLO-6,8-DIMETYLQUINOLIN-2-YL)-5,6,7-TRICLO-1,3- TROPOLON BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ NMR VÀ MS Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Dương Nghĩa Bang THÁI NGUYÊN - 2017
LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy PGS. TS Dương Nghĩa Bang - Trưởng Khoa Hóa học - Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên, đã giao đề tài và trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận văn này. Em xin trân trọng cảm ơn: - Thầy TS. Phạm Thế Chính - Phó trưởng Khoa Hóa học- Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên đã hướng dẫn, giúp đỡ và tư vấn chuyên môn cho em. - Ban lãnh đạo khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học - Đại Học Thái Nguyên, tập thể các thầy cô khoa Hóa học trường Đại học Khoa học - Đại Học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. - Các thầy cô giáo phòng thí nghiệm Khoa Hóa - Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - Trường Đại Học Thái Nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ em. - Các thầy cô đã dạy dỗ em trong suốt quá trình học tập. Cũng nhân dịp này tôi bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu, các đồng nghiệp công tác tại trường THPT Nhữ Văn Lan-HuyệnTiên Lãng- Thành phố Hải Phòng, gia đình, người thân, bạn bè đã động viên, tạo điều kiện giúp đỡ tôi về cả vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Nguyễn Thị Bích Liên a
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................a MỤC LỤC .......................................................................................................... b DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ d DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................e DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... f MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1 Chương 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 3 1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đinh ̣ cấ u trúc NMR và MS ............... 3 1.1.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) ................................ 3 1.1.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS) ........................................................ 7 1.2. Tổng quan về quinolin và tropolon .......................................................... 12 1.2.1. Quinolin................................................................................................. 12 1.2.2. Tropolon ................................................................................................ 15 Chương 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................... 21 2.1. Thiết bị, hóa chất và phương pháp phân tích ........................................... 21 2.2. Tổng hợp và kết quả phân tích các mẫu quinolin .................................... 21 2.2.1. Tổng hợp và kết quả phân tích 2,6,8-trimetylquinolin-4(1H)-on ......... 21 2.2.2. Tổng hợp và kết quả phân tích4-clo-2,6,8-trimetylquinolin ................. 22 2.2.3. Tổng hợp và kết quả phân tích4-clo-2,6,8-trimetyl-5-nitro-quinolin........... 23 2.3. Tổnghợp và kết quả phân tích các mẫu tropolon ..................................... 24 2.3.1. Tổng hợp và phân tích cấu trúc của 2-(4-clo-6,8-dimetylquinolin- 2-yl)-5,6,7-triclo-1,3-tropolon .............................................................. 24 2.3.2. Tổng hợp và phân tích cấu trúc của 2-(4-clo-6,8-dimetyl-5- nitroquinolin-2-yl)-5,6,7-triclo-1,3-tropolon ........................................ 25 b
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 27 3.1. Tổng hợp và phân tích cấu trúc mẫu quinolin ...................................... 27 3.1.1. Tổ ng hơ ̣p 2,6,8- trimetylquinolin-4(1H)-on ......................................... 27 3.1.2. Tổ ng hơ ̣p và phân tích cấu trúc mẫu 4-clo-2,6,8-trimetylquinolin ..... 28 3.1.3. Tổ ng hợp và phân tích cấu trúcmẫu 4-clo-2,6,8-trimetyl-5-nitro quinolin...... 29 3.2. Kết quả tổng hợp và phân tích cấu trúc của các tropolon ........................ 30 3.2.1. Kết quả phân tích cấu trúc của 2-(4-clo-6,8-dimetylquinolin-2-yl)- 5,6,7-triclo-1,3-tropolon........................................................................ 31 3.2.2. Kết quả phân tích cấu trúc của 2-(4-clo-6,8-dimetylquinolin-2-yl)- 5,6,7-triclo-1,3-tropolon........................................................................ 33 KẾT LUẬN...................................................................................................... 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 38 PHỤ LỤC c
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AcOH Axit axetic MeONa Natri metylat MeOH Metanol HPLC High-performance liquid chromatography Me Metyl MS Mass Spectrometry NMR Nuclear magnetic resonance OMe Metoxi PPA Axit poliphotphoric Py Pyridine t-Bu Tert-butyl t-BuOH Tert-Butanol UV Ultraviolet d
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tỷ lệ cường độ tín hiệu .................................................................... 3 e
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Một số dẫn xuất của quinolin được sử dụng làm thuốc ............... 1 Hình 2: Một số tropon, tropolon và dẫn xuất quan trọng ......................... 2 Hình 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat ........................... 5 Hình 1.2. Phổ khối lượng của benzamit (C8H16O) .................................... 10 Hình 1.3: Một số hợp chất thiên nhiên có chứa vòng quinolin ................. 12 Hình 1.4: Một số dẫn xuất của quinolin có hoạt tính chống sốt rét ........... 13 Hình 1.5: Cấu trúc của amquinsin và leniquinsin ..................................... 13 Hình 3.1: Mật độ electron trên hệ quinolin ................................................ 29 Hình 3.2: Phổ 1H-NMR của hợp chất 5 ..................................................... 31 Hình 3.3: Phổ 13C-NMR của hợp chất 5 .................................................... 32 Hình 3.4: Phổ MS của hợp chất 5 .............................................................. 33 Hình 3.5: Phổ 1H-NMR của hợp chất 6 ..................................................... 34 Hình 3.6: Phổ 13C-NMR của hợp chất 6 .................................................... 35 Hình 3.7: Phổ MS của hợp chất 6 .............................................................. 36 f
MỞ ĐẦU Sự phát triển mạnh mẽ của các phương pháp phổ đã giúp cho việc nghiên cứu trong các ngành Khoa học, đặc biệt là Tổng hợp hữu cơ trở nên dễ dàng hơn, phát triển nhanh hơn. Hiện nay có rất nhiều phương pháp hiện đại có thể sử dụng để phân tích, xác định cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên phương pháp NMR và MS vẫn được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các quốc gia trên thế giới do những thông tin từ đó đảm bảo cho phép các nhà khoa học xác định nhanh và chính xác cấu trúc của các hợp chất là kết quả của quá trình tổng hợp hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ có chứa hệ quinolin thường thể hiện có hoạt tính sinh học đa dạng. Nhiều hợp chất đã được sử dụng làm thành phần chính trong một số loại thuốc đang lưu hành trên thị trường như Quinin (thuốc chống sốt rét), Sopcain (thuốc gây mê), plasmoxin và acrikhin (thuốc chống sốt rét) [1] (Hình 1).  CHON(CH2)2N(C2H5)2  CH = CH2 CH2  N HO CH  CH2 N HN CH(CH2)3N(C2H5)2 N O(CH2)3CH3 H3CO CH3 N Quinin Plasmoxin Sopcain Hình 1: Một số dẫn xuất của quinolin được sử dụng làm thuốc Trong khi đó, các hợp chất chứa hệ tropon hay tropolon cũng có hoạt tính sinh học rất phong phú, chúng được sử dụng để làm thuốc chữa bệnh có hiệu quả. Ví dụ như: sử dụng làm thuốc kháng sinh, o-alkyl tropolon và các hợp chất tương tự đang được sử dụng làm thành phần chất ức chế tế bào ung thư, Colchicin thể hiện hoạt tính kháng khuẩn lao và chống các loại khuẩn gây mụn nhọt. Dưới đây là một số tropolon tiêu biểu (Hình 2): 1
O O O MeO R HO OR HO NR1R2 H MeO OMe Tropon R=H R=H R=H OR Colxamine R1=R2=Me O Tropolon R=OH R=CH3 R=CH3 Colchicine R1=H, R2=COMe OMe Hình 2: Một số tropon, tropolon và dẫn xuất quan trọng Do những đặc tính có lợi đó nên hiện nay việc nghiên cứu, tổng hợp tropolon cũng như quinolin và các dẫn xuất của chúng đang được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm [3-6]. Tuy nhiên cho tới nay, có rấ t ít công bố về các hợp chất có chứa đồ ng thời cả hê ̣ tropolon và quinolin. Vì vậy, việc nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất quinolin của tropolon và xác định cấu trúc của chúng để tìm kiếm các chất có hoạt tính cao là vấn đề hết sức lý thú và có ý nghĩa thực tiễn cao. Từ những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài “Phân tích cấu trúcmột số dẫn xuất 2-(4-clo-6,8-dimetylquinolin-2-yl)-5,6,7-triclo-1,3-tropolon bằng phương pháp phổ NMR và MS”. Mu ̣c tiêu chính của đề tài là sử du ̣ng các phương pháp phổ hiê ̣n đa ̣i như 1H-NMR, 13C-NMR và phương pháp phổ khối lượng MS để phân tích cấu trúc của một số dẫn xuất 2-(4-clo-6,8- dimetylquinolin-2-yl)-5,6,7-triclo-1,3-tropolon tổng hợp được. 2
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về các phương pháp xác đinh ̣ cấ u trúc NMR và MS [1, 2] 1.1.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân viết tắt của tiếng Anh là NMR (Nuclear Magnetic Resonance) là một phương pháp vật lý hiện đại nghiên cứu cấu tạo của các hợp chất hữu cơ, nó có ý nghĩa quan trọng để xác định cấu tạo các phân tử phức tạp như các hợp chất thiên nhiên. Phương pháp phổ biến được sử dụng là là phổ 1H-NMR và 13C-NMR.Hạt nhân của nguyên tử 1H và 13C có momen từ. Nếu đặt proton trong từ trường không đổi thì moment từ của nó có thể định hướng cùng chiều hay ngược chiều với từ trường. Đó là spin hạt nhân có tính chất lượng tử với các số lượng tử +1/2 và -1/2. a. Hằng số chắn và từ trường hiệu dụng Hằng số chắn xuất hiện do hai nguyên nhân: - Hiệu ứng nghịch từ. - Hiệu ứng thuận từ. Tỷ lệ cường độ tín hiệu của mỗi nhóm tuân theo tam giác Pascal như sau: Bảng 1.1. Tỷ lệ cường độ tín hiệu Tỷ lệ chiều cao các vạch Số proton Số đỉnh Ký hiệu trong mỗi nhóm (N) 1 1 đỉnh Singlet 0 1:1 2 đỉnh duplet 1 1:2:1 3 đỉnh Triplet 2 1:3:3:1 4 đỉnh Qualet 3 1:4:6:4:1 5 đỉnh Quynlet 4 1:5:10:10:5:1 6 đỉnh Sexlet 5 1:6:15:20:15:6:1 7 đỉnh septet 6 3
Nhìn bảng trên thấy các nhóm tín hiệu có độ bội lớn thì cường độ tín hiệu đỉnh giữa và đỉnh ngoài gấp nhau nhiều lần vì thế đối với nhóm 6, 7 đỉnh trở lên thì chỉ xuất hiện một số ít hơn. Ví dụ nhóm 7 đỉnh thường chỉ xuất hiện 5 đỉnh. Ngoài ra khoảng cách giữa hai đỉnh liền nhau ở mỗi nhóm được đo bằng Hertz (Hz) và được gọi là hằng số tương tác spin-spin J. Đây là một thông số phổ quan trọng như độ chuyển dịch hoá học. b. Độ chuyển dịch hoá học: Độ chuyển dịch hóa học : Do hiệu ứng chắn từ khác nhau nên các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau. Đặc trưng cho các hạt nhân 1H và 13C trong phân tử có độ chuyển dịch hóa học δ; đối với hạt nhân 1H thì:  TMS  x 6  .10 ( ppm) o Trong đó: νTMS, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn TMS và của hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ. Đối với các hạt nhân khác thì độ chuyển dịch hóa học được định nghĩa một các tổng quát như sau:  chuan  x 6  .10 ( ppm) o Trong đó: νchuan, νx là tần số cộng hưởng của chất chuẩn và của hạt nhân mẫu đo, νo là tần số cộng hưởng của máy phổ. Dựa vào độ chuyển dịch hóa học  ta biết được loại proton nào có mặt trong chất được khảo sát. Đối với 1H-NMR thì δ thường có giá trị từ 0-12 ppm, đối với 13C-NMR thì δ thường có giá trị từ 0-230 ppm. 4
Hình 1.1. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của benzyl axetat Hằng số chắn σ xuất hiện do ảnh hưởng của đám mây electron bao quanh hạt nhân nguyên tử, do đó tùy thuộc vào vị trí của hạt nhân 1H và 13C trong phân tử khác nhau mà mật độ electron bao quanh nó khác nhau dẫn đến chúng có giá trị hằng số chắn σ khác nhau và do đó độ chuyển dịch hóa học của mỗi hạt nhân khác nhau. Theo đó proton nào cộng hưởng ở trường yếu hơn sẽ có độ chuyển dịnh hóa học lớn hơn. c. Tương tác spin- spinJ Đối với mỗi hạt nhân hoặc một nhóm hạt nhân, người ta nhận được một tín hiệu đặc trưng chỉ có một đỉnh nhưng cũng có khi gồm một nhóm 2, 3, 4, 5 đỉnh khác nhau. Ví dụ phổ cộng hưởng từ proton của etanol có các tín hiệu đặc trưng cho nhóm OH (1đỉnh), nhóm CH2 (4đỉnh), CH3 (3đỉnh). Nguyên nhân của sự xuất hiên nhiều đỉnh trên là do mỗi hạt nhân có I=1/2 đã sinh ra hai từ trường riêng biệt. Hai từ trường này tác dụng lên hạt nhân bên cạnh làm phân tách mức năng lượng chính của nó thành hai mức năng lượng khác nhau. Trường hợp 2, 3 hạt nhân cùng tác động từ trường riêng của minh lên cùng một hạt nhân khác thì năng lượng cộng hưởng của hạt nhân đó bị phân tách thành nhiều mức năng lượng khác nhau mà mỗi mức năng lượng cộng hưởng này cho một đỉnh trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton. 5
Hằng số tương tác spin-spin J được xác định bằng khoảng cách giữa các hợp phần của một vân phổ. Dựa vào hằng số tương tác spin-spin J ta có thể rút ra kết luận về vị trí trương đối của các hạt nhân có tương tác với nhau. d. Ứng dụng của phổ cộng hưởng từ hạt nhân - Ứng dụng trong hóa hữu cơ rất rộng lớn. Tuy nhiên, ứng dụng chủ yếu là để xác định cấu tạo hợp chất hữu cơ tinh khiết và phân tích định tính, định lượng hợp chất hữu cơ. - Xác định cấu tạo hợp chất hữu cơ. - Phổ cộng hưởng từ hạt nhân đặc biệt quan trọng đối với việc nghiên cứu cấu hình mạch chính, đồng phân và dạng hình học không gian của phân tử. - Ứng dụng trong của phổ cộng hưởng từ hạt nhân trong phân tích hữu cơ.Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân cũng được ứng dụng trong cả phân tích định tính và định lượng hợp chất hữu cơ. - Với mục đích định tính, phổ cộng hưởng từ hạt nhân được sử dụng để đồng nhát hóa (kiểm tra độ tinh khiết) chất phân tích với một giả định bằng cách so sánh phổ của mẫu nghiên cứu với phổ chuẩn trong bản đồ tra cứu (atlas) ghi trong cùng điều kiện. - Nếu dạng của hai phổ đồng nhất với nhau thì có thể xem hai hợp chất cùng một loại hoặc cùng một hợp chất. Việc phát hiện các nhóm chức bằng cộng hưởng từ hạt nhân khá đơn giản đối với các nhóm có chứa các hạt nhân từ như các nhóm amino, hidroxi, cacboxyl, anđehit, cũng như các nhóm có chứa flo, photpho. Trong trường hợp không chứa các hạt nhân từ (nhóm cacbonyl, một số nhóm chứa oxi và lưu huỳnh hoặc các halogen không phải là flo) thì có thể dựa vào sự biến đổi sinh ra trong đặc tính của những proton ở gần hoặc xa hơn. Mặc dù có sự trùng lặp đáng kể về độ dịch hóa học,nhưng sự phân biệt các vùng hấp thụ vẫn có thể nhận biết được đối 6
với từng nhóm chức. Việc nghiên cứu đồng thời phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân cũng như phổ khối lượng để phân tích nhóm chức sẽ cho kết quả chắc chắn hơn. - Việc áp dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân trong phân tích hữu cơ định lượng là dựa vào diện tích của vạch hấp thụ (cường độ tín hiệu cộng hưởng) tỉ lệ với số hạt nhân tạo ra sự hấp thụ đó. Việc tính hàm lượng chất nghiên cứu có thể được thực hiện theo phương pháp thêm hoặc đường chuẩn. 1.1.2. Phương pháp phổ khối lượng (MS) Phương pháp phổ khối lượng viết tắt là MS (Mass Spectrometry) có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc nghiên cứu xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ. Dựa trên các số khối thu được trên phổ có thể xây dựng cấu trúc phân tử hoặc chứng minh sự đúng đắn của công thức cấu tạo dự kiến. a. Nguyên tắc chung Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là phá vỡ phân tử trung hoà thành ion phân tử và các ion dương mảnh có số khối z = m/e (m là khối lượng còn e là điện tích ion). Sau đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhân thu được phổ khối lượng. Dựa vào phổ khối này có thể xác định phân tử khối và cấu tạo phân tử của chất nghiên cứu. Khi bắn phá các phân tử hợp chất hữu cơ trung hoà bằng các phân tử mang năng lượng cao sẽ trở thành các ion phân tử mang điện tích dương hoặc phá vỡ thành mảnh ion và các gốc theo sơ đồ sau: ABC 2e (1) > 95% ABC e 2 ABC 3e (2) ABC- Sự hình thành các ion mang điện tích +1 chiếm tỉ lệ lớn, còn lại các ion mang điện tích +2. Năng lượng bắn phá các phân tử thành ion phân tử khoảng 15eV. Nhưng với năng lượng cao thì ion phân tử có thể phá vỡ thành các mảnh ion dương (+), hoặc ion gốc, các gốc hoặc phân tử trung hoà nhỏ hơn: 7
ABC A BC ABC AB B AB A B Sự phá vỡ này phụ thuộc vào cấu tạo chất, phương pháp bắn phá và năng lượng bắn phá. Quá trình này là quá trình ion hoá. Các ion dương hình thành đều có khối lượng m và điện tích e, tỷ số m/e được gọi là số khối z. Bằng cách nào đó, tách các ion có số khối khác nhau ra khỏi nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng rồi vẽ đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa các xác suất có mặt (hay cường độ I) và số khối z thì đồ thị này được gọi là phổ khối lượng. b. Kĩ thuật thực nghiệm Nguyên lí cấu tạo khối phổ kế: Khối phổ kế được J.Thompson( người Anh) chế tạo đầu tiên năm 1912 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo chung của khối phổ kế: b1. Hóa khí mẫu: Các mẫu được nạp vào phổ kế có thể ở dạng khí, lỏng hay rắn. Trước tiên mẫu được nạp vào 1 buồng kín dưới áp suất từ 10-5 – 10-7 mmHg và nhiệt độ đốt nóng có thể đến 200oC. Dưới điều kiện này thì hầu hết các chất lỏng và rắn đều biến thành thể hơi. b2. Ion hóa mẫu: Mẫu sau khi đã hóa hơi được dẫn vào buồng ion hóa để biến các phân tử trung hòa thành các ion. Quá trình này có thể được thực hiện theo một số phương pháp khác nhau như: 8
- Phương pháp va chạm electron: Mẫu chất ở dạng hơi được dẫn vào 1 buồng, ở đây có một dòng electron mang năng lượng cao chuyển động vuông góc với mẫu và xảy ra va chạm giữa chúng, biến các phân tử trung hòa thành các ion phân tử hoặc các ion mảnh. Năng lượng của dòng electron vào khoảng 10eV đến 100eV. Sau đó dòng ion mới được tạo ra, chạy qua một điện trường E để làm tăng tốc độ chuyển động, thế của điện trường được gọi là thế tăng tốc U. Phương pháp này được dung phổ biến hơn cả - Phương pháp ion hóa hóa học: Ion hóa hóa học là cho dòng phân tử khí va chạm với một dòng ion dương hoặc ion âm để biến các phân tử trung hòa thành ion phân tử hay ion mảnh. - Phương pháp ion hóa trường: Cho dòng mẫu dạng hơi đi qua giữa hai điện cực cảm ứng có một điện trường mạnh ( 107 - 108 v/cm ), dưới tác dụng của lực tĩnh điện, phân tử trung hòa sẽ biến thành các ion dương. - Phương pháp ion hóa photon: Cho dòng phân tử mẫu dạng hơi va đập với dòng photon có năng lượng khoảng 10eV (bức xạ có chiều dài sóng từ 83 – 155nm) sẽ xảy ra quá trình ion hóa. - Phương pháp bắn phá ion: Phương pháp thường dùng là phương pháp bắn phá nguyên tử nhanh. Một dòng khí agon hay xenon được bắn ra từ một khẩu súng đập thẳng vào mẫu hòa tan trong dung môi như glixerin. Trước tiên các phân tử dung môi bị ion hóa rồi chính nó ion hóa phân tử mẫu thành các ion tiếp theo. b3. Tách các ion theo số khối Các ion hình thành có số khối m/e được phân tách ra khỏi nhau bằng các thiết bị khác nhau như: Thiết bị phân tách ion hội tụ đơn Thiết bị phân tách ion hội tụ kép Thiết bị phân tách ion tứ cực 9
b4. Đêtectơ Các ion đi ra từ bộ phân tách có cường độ nhỏ (cỡ nanoampe) nên cần khuếch đại để phát hiện. Một trong những thiết bị này là máy nhân electron. Nó tạo ra các electron thứ cấp khi có ion ban đầu đập vào bề mặt tấm kim loại. độ khuếch đại khoảng 106 khi sử dụng 16 đinôt. b5. Ghi nhận tín hiệu Các tín hiệu từ bộ khuếch đại trươeenf ra được nạp vào bộ nhớ máy tính và xử lí kết quả rồi in ra phổ. Các phổ được biểu diễn dưới dạng phần trăm basic ( ), đỉnh cao nhất có cường độ 100%, các đỉnh khác nhỏ hơn. Ví dụ: Phổ phối lượng của hợp chất C8H16O Hình 1.2. Phổ khối lượng của benzamit (C8H16O) Như vậy, khối phổ kế gồm 4 phần chính: - Hóa khí mẫu - Ion hóa - Tách ion theo khối lượng - Nhận biết các ion bằng đêtectơ. Để đánh giá chất lượng một khối phổ kế người ta dùng khái niệm độ phân giải R: 10
R= Trong đó: m là khối lượng ion; là hiệu số khối lượng hai ion có thể tách khỏi nhau. Giá trị R càng lớn thì máy càng tốt. c. Phân loại các ion - Ion phân tử: Là các ion có số khối lớn nhất và chính là khối lượng phân tử của chất mẫu(M+) - Ion đồng vị: Trong tự nhiên các nguyên tố hóa học đều tồn tại các đồng vị có tỉ lệ khác nhau, tỉ lệ này hiện ra ở chiều cao vạch phổ nên dựa vào chiều cao vạch phổ ta có thể xác định sooa nguyên tử đồng vị trong hợp chất. - Ion mảnh: Các ion mảnh là do sự phá vỡ phân tử sinh ra khi va chạm electron. Tùy theo năng lượng va chạm lớn hay nhỏ mà phân tử vỡ thành nhiều mảnh khác nhau, thông thường năng lượng va chạm vào khoảng 70eV. - Ion metastabin: Các ion phải có thời gian sống nhất định mới ghi lại được. Một số ion xuất hiện như bước trung gian giữa các ion có khối lượng m1, m2 có thời gian sống ngắn không ghi nhận được đầy đủ cường độ vạch phổ, nhưng cũng có thể phát hiện được sự có mặt của nó gọi là ion metastabin m* d. Giải phổ khối Các bước giải phổ cần làm: Nhận biết ion phân tử Xác định thành phần nguyên tố và số nối đôi và vòng. Dự đoán các dãy ion bất kì và các ion đặc trưng từ phổ đồ Nhận xét cấu tạo có thể của các mảnh trung hòa từ sự có mặt của các ion có số khối cao. Nhận biết các ion lẻ electron bất kì và xem xét những chuyển vị có thể. Đưa ra một cấu tạo trên cơ sở phổ khối và kiểm tra đặc tính phổ khối của các hợp chất có cấu trúc tương tự bằng tài liệu tra cứu. Khẳng định lại cấu tạo của hợp chất bằng sơ đồ phân mảnh thuyết minh. 11
e. Ứng dụng của Phương pháp phổ khối lượng. - Xác định các hợp chất chưa biết bằng cách dựa vào khối lượng của phântử hợp chất hay từng phần tách riêng của nó - Xác định kết cấu chất đồng vị của các thành phần trong hợp chất - Xác định cấu trúc của một hợp chất bằng cách quan sát từng phần tách riêng của nó - Định lượng lượng hợp chất trong một mẫu dùng các phương pháp khác (phương pháp phổ khối vốn không phải là định lượng) - Nghiên cứu cơ sở của hóa học ion thể khí (ngành hóa học về ion và chất trung tính trong chân không). 1.2. Tổng quan về quinolin và tropolon 1.2.1. Quinolin [3,4,5,6,7] 1.2.1.1. Giới thiệu chung về quinolin Quinolin đã được biết đến từ năm 1834 khi Runge tách được từ nhựa than đá [8]. Từ đó đến nay, hoá học các hợp chất dị vòng quinolin phát triển mạnh và đem lại nhiều kết quả đáng quan tâm, đặc biệt là trong hoá dược. Mặc dù quinolin có trong nhựa than đá, song những hợp chất thiên nhiên quan trọng chứa khung quinolin là những ankaloit.Trong vỏ dễ cây Cinchona officinalis có hàng chục ankaloit, trong đó có hai cặp đối quang đáng chú ý là cặp cinconin/ cinconiđin và cặp quinin/quiniđin [5]: H H 4 4 7 7 H 8 N H 8 HO 9 1 N (S) HO 9 1 (R) H (R) (S) H R , R , 4 4 N N R = H, ( 8S,9R); Cinconidin R = H, ( 8R,9S); Cinconin R= OCH3, (8S, 9R); Quinin R= OCH3, (8R, 9S); Quinidin Hình 1.3: Một số hợp chất thiên nhiên có chứa vòng quinolin 12