Resonancia Magnética Nuclear

Resonancia Magnética Nuclear Resonancia magnética nuclear (rmn) es una técnica que se utiliza para indicar la posición de los protones (H) en una molécula orgánica. Se basa en la absorción de ondas de radio por algunos núcleos en moléculas orgánicas cuando se encuentran en un campo magnético externo y fuerte.

Resonancia Magnética Nuclear El primer paso en NMR es crear un campo magnético externo con un electromagneto. Luego el momento magnético nuclear de cada átomo de hidrógeno toma una orientación paralela o antiparalela con respecto al campo externo. Se dice que ocurre resonancia cuando la partícula se combina con el campo magnético externo y la radiofrecuencia causa que el protón cambie su orientación de paralela a antiparalela. Aquí es donde ocurre la absorción de onda dando lugar a una señal. El campo magnético observado en la molécula en particular es una combinación de: El campo magnético externo aplicado. El campo magnético molecular inducido. En otras palabras, el campo magnético para un protón, es modificado por los momentos magnéticos de los protones vecinos. El resultado es que diferentes protones absorben a diferentes radios frecuencias dando como resultado un espectro de desiguales tipos de hidrógeno. Antes de realiza un espectro, se utiliza tetrametilsilano (TMS) para validar el instrumento. El TMS debe dar una señal a 0 Hz (ppm). Nota: 60 Hz = 1.0 ppm.

Resonancia Magnética Nuclear El núcleo de los átomos de todos los elementos se pueden clasificar con o sin giro magnético nuclear. Isótopos importantes que tienen giro magnético nuclear son H-1, C-13 y F-19. Todos los isótopos que tiene esta propiedad pueden ser utilizados en espectroscopia NMR, mas no todos absorben energía en la misma radio frecuencia. El más utilizado es H-1 por este método.

Resonancia Magnética Nuclear Para poder interpretar el espectro rmn debemos saber identificar los protones equivalentes. Apantallamiento Acoplamiento Protones equivalentes son aquellos que tienen el mismo ambiente magnético. Se caracterizan por tener las mismas propiedades químicas. La señal de cada protón se divide influenciada por hidrógenos vecinos no similares. Esto se conoce como acoplamiento. Esta separación sigue una regla que es conocida como "N más uno", es decir, el número de picos que se ven para cada tipo de hidrógeno es igual al número de hidrógenos en el núcleo adyacente (N) más uno. Apantallamiento- Los electrones que rodean los núcleos que giran, también están cargados y también giran. Una carga que gira crea un campo magnético, opuesto al campo magnético aplicado. Esto reduce la magnitud del campo magnético aplicado que llega a los núcleos haciendo que absorba a distintas frecuencias. En otras palabras, los electrones "apantallan" los núcleos del campo magnético total. Apantallamiento - crea señales por hidrógenos no equivalentes Acoplamiento - división de la señal

Resonancia Magnética Nuclear El área bajo los picos nos indican el número de protones equivalentes por señal. Hoy en día se utiliza un integrador para obtener esa información. Acoplamiento - El número de señales por protones esta dada por la siguiente formula: n+1, donde n es el número de hidrógenos vecinos no equivalentes. Ejemplo: CH3CHClCH3 CH3 presentará una señal de dos picos porque tiene un protón vecino no equivalente. CH dará una señal de siete picos porque tiene seis protones vecinos no equivalentes.

Resonancia Magnética Nuclear Patrones de señales: Singlete Doblete Triplete Cuarteto Multiplo Singlete – no tiene H’s vecinos no equivalentes Doblete – tiene un H vecino no equivalente Triplete – tiene dos H’s vecinos no equivalentes Cuarteto – tiene tres H’s vecinos no equivalentes Multiplo – tiene muchos H’s vecinos no equivalentes

Resonancia Magnética Nuclear El espectro rmn provee la siguiente información: El número de señales nos indica los diferentes tipos de protones presentes. El integrador nos dice los protones equivalentes de cada tipo al indicar el área por señal. Las divisiones de las señales nos indican el número de protones adyacentes. La posición de la señal nos indica el tipo de protón. Ejemplo: -CH3 da una señal entre 0.7- 1.3 ppm.

Resonancia Magnética Nuclear

Análisis de Formula Molecular Para facilitar el estudio de un espectro es recomendable determinar el número de deficiencias de hidrógeno o grado de insaturación. Esto es una medida del número de enlaces triples, dobles y/o anillos. La manera más cómoda de determinar la insaturación de una molécula es resolviendo la siguiente fórmula:

Análisis de Formula Molecular Donde, C = # de átomos de carbono N = # de átomos de nitrógeno X = # de átomos de halógenos H = # de átomos de hidrógeno

Interpretación del grado de insaturación Si el resultado es . . . 0 = saturado 1 = tiene un doble enlace o forma un anillo 2 = hay un triple enlace o dos dobles enlaces o dos anillos o una combinación de las anteriores ≥4 = es un anillo aromático o hay cuatro enlaces dobles y/o anillos en la molécula

Referencias Organic Chemistry, Fessenden & Fessenden, second edition Practical Spectroscopy: The Rapid Interpretation of Spectra Data, McMurry’s Organic Chemistry, 5th The Sadtler Handbook of Proton NMR Spetra, R547.3087s126sb Handbook of Chemistry and Physics, R540.2h236 2001-2002