T¹p chÝ Hãa häc, T. 43 (3), Tr. 317 - 321, 2005<br />
<br />
<br />
sö dông kÕt hîp c¸c phÇn mÒm m« pháng phæ<br />
MS vµ NMR víi c¸c phæ thùc nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh<br />
cÊu tróc hãa häc cña hîp chÊt thiªn nhiªn<br />
4-(5-penta-1,3-diyn-1-yl-2-thienyl)but-3-yne-1,2-diol)<br />
§Õn Tßa so¹n 28-7-2004<br />
Chu §×nh KÝnh, NguyÔn ThÞ Nô<br />
ViÖn Hãa häc, ViÖn Khoa häc v% C«ng nghÖ ViÖt Nam<br />
<br />
SUMMARY<br />
We have used the NMR ACD/I-LABs simulation program to predict the 1H and 13C chemical<br />
shift of some suggested structures of the sample. The correct structure was determined by<br />
combining the MS and NMR simulation spectra with the experimental ones.<br />
<br />
<br />
I - më ®Çu tinh tÕ gi÷a sè liÖu phæ thùc nghiÖm v sè liÖu<br />
phæ m« pháng sÏ t¨ng ®¸ng kÓ tÝnh chÝnh x¸c<br />
X¸c ®Þnh cÊu tróc cña c¸c hîp chÊt thiªn cña c¸c kÕt luËn, l m gi¶m ®¸ng kÓ sè l,îng<br />
nhiªn l mét nhiÖm vô khã kh¨n, phøc t¹p. phæ thùc nghiÖm cÇn ghi v rót ng¾n qu¸ tr×nh<br />
Tr,íc ®©y, ®Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc cña mét hîp gi¶i phæ.<br />
chÊt thiªn nhiªn, sau khi thùc hiÖn mäi kh¶ n¨ng B i b¸o n y sö dông kÕt hîp c¸c phÇn mÒm<br />
ph©n tÝch cã thÓ, c¸c nh nghiªn cøu ®,a ra mét m« pháng phæ NMR ACD/I-LABs, MS Mass<br />
sè cÊu tróc gi¶ ®Þnh v sau ®ã tiÕn h nh viÖc Frontier víi c¸c phæ thùc nghiÖm MS, NMR ®Ó<br />
tæng hîp to n phÇn ph©n tö ®> ®,îc gi¶ ®Þnh ®Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc hãa häc cña mét hîp chÊt<br />
so s¸nh, ®èi chiÕu. C«ng viÖc n y, râ r ng, rÊt thiªn nhiªn cã ký hiÖu l HC5, víi môc ®Ých ®,a<br />
phøc t¹p v mÊt rÊt nhiÒu thêi gian. ra mét gîi ý vÒ ph,¬ng ph¸p kÕt hîp c¸c phÇn<br />
Ng y nay, nhê nh÷ng th nh tùu cña khoa mÒm m« pháng phæ víi c¸c phæ thùc nghiÖm ®Ó<br />
häc v c«ng nghÖ, h ng lo¹t ph,¬ng ph¸p vËt lý x¸c ®Þnh cÊu tróc hãa häc cña c¸c hîp chÊt thiªn<br />
ra ®êi nh, UV, IR, MS, NMR... ®> l m gi¶m nhiªn.<br />
nhÑ ®¸ng kÓ kho¶ng thêi gian trªn. Trong nh÷ng<br />
n¨m gÇn ®©y, céng h,ëng tõ h¹t nh©n ph©n gi¶i II - ®èi t îng v ph ¬ng ph¸p<br />
cao kÕt hîp víi phæ khèi l hai ph,¬ng ph¸p chñ nghiªn cøu<br />
lùc ®Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc cña c¸c hîp chÊt hãa<br />
häc. Tuy nhiªn, viÖc x©y dùng cÊu tróc cña c¸c - §èi t,îng nghiªn cøu cÊu tróc l hîp chÊt<br />
hîp chÊt thiªn nhiªn khi kh«ng cã dù b¸o cÊu chiÕt t¸ch thiªn nhiªn cã ký hiÖu l HC5.<br />
tróc tõ tõ liÖu nguån còng rÊt phøc t¹p, mÊt rÊt<br />
nhiÒu thêi gian v nhiÒu khi kh«ng ®¹t ®,îc kÕt - Phæ khèi (MS) ®,îc ghi trªn m¸y 5989 B-<br />
qu¶ chÝnh x¸c. HP-MS ë nhiÖt ®é phßng, t¹i phßng ph©n tÝch<br />
cÊu tróc, ViÖn Hãa häc.<br />
Trong kho¶ng m,êi n¨m trë l¹i ®©y, víi sù<br />
ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña tin häc, nhiÒu ch,¬ng - Phæ céng h,ëng tõ h¹t nh©n (NMR) ®,îc<br />
tr×nh m« pháng phæ míi ra ®êi. ViÖc phèi hîp ghi trªn m¸y Brucker-500 MHz, ë nhiÖt ®é<br />
317<br />
phßng, t¹i phßng céng h,ëng tõ h¹t nh©n, ViÖn dßng electron cã n¨ng l,îng 70 eV. Th, viÖn<br />
Hãa häc, ViÖn Khoa häc v C«ng nghÖ ViÖt phæ kh«ng ®,a ra ®,îc dù b¸o cÊu tróc.<br />
Nam. ViÖc ph©n tÝch phæ khèi cho thÊy, pic ph©n<br />
- C¸c phÇn mÒm m« pháng ®,îc sö dông l : tö M+ cã m/z = 230 amu, mét sè pic cã c,êng<br />
ACD/I-Labs NMR version 7.0 (m« pháng phæ ®é lín kh¸c cã khèi luîng: 199, 170, 139, 127,<br />
1<br />
H-NMR v 13C-NMR) v Mass Frontier version 69, 63 amu. Pic ®ång vÞ I(M + 2)+/I(M)+ =<br />
1.0 (m« pháng phæ MS). 6229/104680 = 5,9%.<br />
Nh, vËy, qua phæ khèi ®> nhËn ra ph©n tö<br />
III - kÕt qu¶ v th¶o luËn mÉu cã chøa 1 nguyªn tö S.<br />
TiÕp tôc x¸c ®Þnh c«ng thøc céng ph©n tö<br />
Hîp chÊt thiªn nhiªn sau khi ®> ®,îc chiÕt theo nguyªn t¾c phæ khèi, cã thÓ ®,a ra dù b¸o<br />
t¸ch v tinh chÕ, cã ký hiÖu l HC5, ®> ®,îc ghi vÒ c«ng thøc céng cña ph©n tö mÉu l<br />
c¸c lo¹i phæ sau: Phæ khèi MS, c¸c phæ céng C13H10SO2.<br />
h,ëng tõ h¹t nh©n: 1H-NMR, 13C-NMR (h×nh 1),<br />
DEPT, HMBC v HMQC. Phæ céng h ëng tõ h¹t nh©n<br />
Phæ khèi Qua ph©n tÝch c¸c phæ céng h,ëng tõ h¹t nh©n<br />
cã thÓ thÊy phæ céng h,ëng tõ h¹t nh©n phï hîp<br />
MÉu ®,îc ghi trªn thiÕt bÞ 5989 B-HP-MS víi c«ng thøc céng ®,îc dù b¸o (gåm 13 cacbon<br />
b»ng ®,a mÉu trùc tiÕp (DIP) b¾n ph¸ b»ng v 10 hidro).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 1: Phæ 1H-NMR v 13<br />
C-NMR cña hîp chÊt HC5<br />
<br />
318<br />
Tuy nhiªn, ®iÒu ®¸ng chó ý ë ®©y l trong NMR thùc nghiÖm trªn th× viÖc x¸c ®Þnh cÊu<br />
13 cacbon, chØ cã 5 cacbon cã liªn kÕt víi tróc cña hîp chÊt n y l v« cïng khã kh¨n.<br />
hydro, trong ®ã cã 1 nhãm CH3, 1 nhãm CH2, v<br />
Phæ m« pháng céng h ëng tõ h¹t nh©n<br />
3 nhãm CH, cßn l¹i tíi 8 cacbon bËc bèn. Ngo i<br />
ra, phæ HMBC cã rÊt nhiÒu tÝn hiÖu kh«ng ph©n §Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc cña hîp chÊt n y<br />
gi¶i. §iÒu n y g©y khã kh¨n lín cho viÖc sö chóng t«i ®> vÏ mét sè cÊu tróc gi¶ ®Þnh øng víi<br />
dông phæ céng h,ëng tõ h¹t nh©n ®Ó dùng c«ng thøc céng x¸c ®Þnh tõ phæ MS v NMR<br />
khung ph©n tö. thùc nghiÖm (h×nh 2) v tiÕn h nh m« pháng<br />
Nh, vËy, nÕu chØ dùa v o c¸c phæ MS v phæ 1H-NMR v 13C-NMR cña c¸c cÊu tróc n y.<br />
HO<br />
OH S H 3C<br />
OH<br />
S OH<br />
H 2C<br />
H 3C CH 3<br />
CH 2<br />
OH S<br />
<br />
<br />
S CH 3<br />
HO H 2C HO OH<br />
OH<br />
CH2 OH<br />
<br />
S<br />
S<br />
HO<br />
H 3C CH3<br />
CH 3<br />
H 2C HO<br />
<br />
CH2<br />
S<br />
S<br />
OH<br />
H 3C<br />
OH OH OH<br />
H 3C<br />
OH<br />
<br />
OH<br />
<br />
S<br />
<br />
H×nh 2: Mét sè cÊu tróc gi¶ ®Þnh cña hîp chÊt HC5<br />
<br />
Sau khi ph©n tÝch c¸c phæ m« pháng chóng cã m¶nh cÊu tróc: HO-CH-CH2-OH.<br />
t«i rót ra c¸c nhËn xÐt sau: Dùa trªn hai gîi ý n y, chóng t«i vÏ tiÕp c¸c<br />
- §Ó tÝn hiÖu 13C-NMR cña nhãm CH3 céng cÊu tróc gi¶ ®Þnh cã chøa hai m¶nh cÊu tróc<br />
h,ëng trong kho¶ng 5 ppm th× trong cÊu tróc trªn. Chóng t«i ®> dïng ch,¬ng tr×nh ACD/I-<br />
ph©n tö ph¶i cã m¶nh cÊu tróc: H3C-C C-. Labs m« pháng phæ 1H-NMR v 13C-NMR cña<br />
c¸c cÊu tróc gi¶ ®Þnh trªn. Sau khi so s¸nh c¸c<br />
- §Ó tÝn hiÖu 13C-NMR cña nhãm CH v phæ m« pháng víi phæ thùc nghiÖm NMR cña<br />
CH2 céng h,ëng ë trong kho¶ng 63 - 67 ppm v mÉu HC5, chóng t«i t×m thÊy cã bèn cÊu tróc<br />
tÝn hiÖu 1H-NMR cña nhãm CH v CH2 céng d,íi ®©y cã phæ 1H-NMR v 13C-NMR m«<br />
h,ëng ë kho¶ng tõ 3 - 5 ppm, trong ph©n tö ph¶i pháng kh¸ gièng víi phæ thùc nghiÖm.<br />
S S<br />
<br />
<br />
HO<br />
CH 3<br />
HC5-04 CH3 HO HC5-03<br />
HO<br />
HO<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
OH OH<br />
S S<br />
CH 3<br />
HC5-02 H 3C<br />
HC5-01 OH<br />
HO<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
319<br />
Tuy nhiªn, dùa v o phæ thùc nghiÖm thùc nghiÖm, chóng t«i ®i tíi kh¼ng ®Þnh hîp<br />
HMBC, h»ng sè t,¬ng t¸c cña 2 proton cã tÝn chÊt thiªn nhiªn HC5 cã cÊu tróc l HC5-01. Sö<br />
hiÖu céng h,ëng ë 7,0 v 7,2 ppm trªn phæ thùc dông phÇn mÒm ®Þnh danh ACD/IUPAC Name<br />
nghiÖm cã gi¸ trÞ l 3,5 Hz v ®é lÖch vÒ ®é v. 7.05, HC5 cã tªn khoa häc l 4-(5-penta-1,3-<br />
dÞch chuyÓn hãa häc gi÷a phæ m« pháng v phæ diyn-1-yl-2-thienyl)but-3-yne-1,2-diol):<br />
3 4<br />
<br />
2 5<br />
9 6 10<br />
HO 7 S 11<br />
12<br />
8 1 13<br />
CH 3<br />
HO 14<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
1.97 64.10<br />
133.78 65.78 4.22<br />
4<br />
100<br />
<br />
3<br />
<br />
<br />
<br />
2 3.75 81.30<br />
50 128.71<br />
7.01 92.93 62.83<br />
<br />
1 7.37 3.47<br />
4.06 3.52<br />
<br />
<br />
0 0<br />
8 7 6 5 4 3 2 1 100 50 0<br />
1 13<br />
H×nh 3: Phæ m« pháng H-NMR v C-NMR cña HC5-01<br />
<br />
H×nh 3 l phæ 1H-NMR v 13C-NMR m« trong dung m«i CDCl3). Nh, vËy, cÊu tróc ph©n<br />
pháng b»ng ch,¬ng tr×nh ACD/I-Labs cña cÊu tö trªn l ho n to n phï hîp víi phæ thùc<br />
tróc HC5-01. So s¸nh phæ m« pháng cña cÊu nghiÖm.<br />
tróc n y víi phæ thùc nghiÖm cña hîp chÊt HC5<br />
Tõ cÊu tróc n y, chóng t«i còng ®> tiÕn h nh<br />
(h×nh 1) cã thÓ thÊy l chóng kh¸ gièng nhau vÒ<br />
m« pháng qu¸ tr×nh ph©n m¶nh phæ khèi b»ng<br />
vÞ trÝ t,¬ng ®èi gi÷a c¸c pÝc trong phæ. B¶ng 1<br />
ch,¬ng tr×nh Mass Frontier. Phæ m« pháng cho<br />
®,a ra sù so s¸nh vÒ gi¸ trÞ ®é dÞch chuyÓn hãa<br />
kÕt qu¶ kh¸ phï hîp víi phæ thùc nghiÖm, víi sù<br />
häc 13C v 1H cña mÉu HC5 øng víi cÊu tróc<br />
cã mÆt cña hÇu hÕt c¸c pic cã c,êng ®é lín:<br />
trªn tõ phæ m« pháng v phæ thùc nghiÖm. Cã<br />
230, 199, 170, 123, 69 v 63 amu. KÕt qu¶ n y<br />
thÓ nhËn thÊy râ r ng l víi cÊu tróc n y, sai sè<br />
còng thªm phÇn kh¼ng ®Þnh sù phï hîp cña cÊu<br />
gi÷a sè liÖu phæ m« pháng v sè liÖu phæ thùc<br />
tróc víi phæ thùc nghiÖm.<br />
nghiÖm t,¬ng ®èi nhá, víi sai lÖch trung b×nh<br />
vÒ ®é dÞch chuyÓn hãa häc cña 13C l 1,819 ppm Nh, vËy, dùa v o phÇn mÒm m« pháng phæ<br />
v cña 1H l 0,207 ppm. §Æc biÖt, sai lÖch tuyÖt chóng t«i ®> x¸c ®Þnh ®,îc cÊu tróc chÝnh x¸c<br />
®èi vÒ ®é chuyÓn dÞch hãa häc cña 1H cña cña hîp chÊt HC5. MÆc dï ®©y kh«ng ph¶i l<br />
nhãm CH3 so víi phæ thùc nghiÖm chØ cã 0,07 mét cÊu tróc khã, tuy nhiªn nÕu chØ dùa v c¸c<br />
ppm. phæ thùc nghiÖm ®> ghi th× viÖc x¸c ®Þnh cÊu<br />
Chóng t«i ®> tiÕn h nh ®o l¹i phæ 1H-NMR tróc n y l viÖc rÊt khã kh¨n. B»ng con ®,êng<br />
trong dung m«i DMSO, trªn phæ thÊy cã xuÊt sö dông kÕt hîp c¸c phÇn mÒm m« pháng phæ<br />
hiÖn thªm hai tÝn hiÖu cña hai nhãm OH (m hai víi c¸c phæ thùc nghiÖm nh, trªn chóng t«i ®><br />
tÝn hiÖu n y ®> kh«ng thÊy khi ®o phæ 1H-NMR x¸c ®Þnh chÝnh x¸c, nhanh chãng cÊu tróc hãa<br />
320<br />
häc cña hîp chÊt HC5. §©y còng l mét gîi ý vÒ tróc cña c¸c hîp chÊt hãa häc, ®Æc biÖt l c¸c<br />
mét ph,¬ng ph¸p x¸c ®Þnh cÊu tróc cña mét hîp hîp chÊt thiªn nhiªn cã thÓ ®,îc thùc hiÖn mét<br />
chÊt hãa häc b»ng c¸ch kÕt hîp phæ m« pháng c¸ch nhanh h¬n, hiÖu qu¶ h¬n v gi¶m ®,îc sè<br />
víi phæ thùc nghiÖm ®Ó qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh cÊu l,îng c¸c phæ thùc nghiÖm cÇn ®o.<br />
<br />
B¶ng 1: §é dÞch chuyÓn hãa häc ( ) cña HC5 tõ phæ m« pháng v phæ thùc nghiÖm<br />
VÞ trÝ Nhãm TN, ppm , ppm<br />
ACD<br />
Sai sè, ppm<br />
C2 CH 123,75 127,36 3,61<br />
C3 C 132,40 133,63 1,17<br />
C4 C 133,55 133,78 0,23<br />
C5 CH 124,13 127,71 3,58<br />
C6 C 79,57 79,30 -0,27<br />
C7 C 91,40 93,93 2,53<br />
C8 CH 63,75 64,10 0,35<br />
C9 CH2 66,20 65,78 -0,42<br />
C10 C 68,19 72,44 3,25<br />
C11 C 78,86 77,59 -1,27<br />
C12 C 64,09 62,83 -1,26<br />
C13 C 83,56 81,30 -2,26<br />
C14 CH3 4,78 4,22 -0,56<br />
H3 CH 7,04 7,00 -0,04<br />
H4 CH 7,10 7,38 0,28<br />
H8 CH 4,68 4,06 -0,62<br />
H9 CH2 3,77 3,49 -0,28<br />
H14 CH3 2,04 1,97 -0,07<br />
Sai sè trung b×nh: C = 1,819 ppm<br />
H = 0,207 ppm<br />
<br />
IV - kÕt luËn 3. C. Peng, S. Yuan, C. Zheng and Y. Hui. J.<br />
Chem. Inf. Comput. Sci., 34, P. 805 - 813<br />
Nh, vËy, b»ng viÖc kÕt hîp c¸c phæ thùc (1994).<br />
nghiÖm MS v NMR víi phÇn mÒm m« pháng, 4. K. Funatsu and S. Sasaki. J. Chem. Inf.<br />
chóng t«i ®> x¸c ®Þnh ®,îc cÊu tróc cña hîp Comp. Sci., 36, P. 190 - 204 (1996).<br />
chÊt HC5. Cã thÓ kh¼ng ®Þnh r»ng, víi sù gióp<br />
®ì cña c¸c phÇn mÒm m« pháng phæ, qu¸ tr×nh 5. G. E. Martin. Exploitation of Long-range<br />
x¸c ®Þnh cÊu tróc cña mét hîp chÊt hãa häc Heteronuclear Coupling Constants-New<br />
®,îc thùc hiÖn mét c¸ch nhanh h¬n, hiÖu qu¶ Techniques for Long-Range Heteronuclear<br />
h¬n v gi¶m ®,îc sè l,îng c¸c phæ thùc nghiÖm Shift Correlation Spectroscopy; in Ann. Rep.<br />
cÇn ®o. NMR Spectrosc.; Webb, G. A., Ed.,<br />
Academic Press, New York, 46, P. 37 - 100<br />
T i liÖu tham kh¶o (2002).<br />
6. G. E. Martin. Microprobes and Methodo-<br />
1. K. S. Lebedev and I. V. Gritsenko. Zh. logies for Spectral Assignments:<br />
Strukt. Khimii (in Russian), 34, No. 3, P. 51 Applications; in Encyclopedia of Nuclear<br />
- 60 (1993). Magnetic Resonance, Vol 9. Advances in<br />
2. K. S. Lebedev and D. Cabrol-Bass. J. Chem. NMR, Grant, D. M. and Harris, R. K., Eds.;<br />
Inf. Comput. Sci., 38, P. 410 - 419 (1998). Wiley & Sons, Ltd., Chichester (2002).<br />
<br />
321<br />
322<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
