Apuntes resonancia magnética

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Fundamentos:


La espectroscopia de RMN fue desarrollada a finales de los años 40 para estudiar los núcleos atómicos.ausencia de campo magnético, los espines nucleares se orientan al azar.de 1H, 13C, 19F y 31P.magnéticamente activos, es decir poseen espín, los núcleos poseen carga positiva y poseen un movimiento de rotación sobre un eje que hace que se comporten como si fueran pequeños imanes. Esta técnica espectroscópica puede utilizarse sólo para estudiar núcleos atómicos con un número impar de protones o neutrones.cuando una muestra se coloca en un campo magnético, los núcleos con espín positivo se orientan en la misma dirección del campo, en un estado de mínima energía denominado estado de espín α, mientras que los núcleos con espín negativo se orientan en dirección opuesta a la del campo magnético, en un estado de mayor energía denominado estado de espín β.

Estados del spin:

La diferencia de energía entre los dos estados de espín α y β, depende de la fuerza del campo magnético aplicado H0. Cuanto mayor sea el campo magnético, mayor diferencia energética habrá entre los dos estados de espín. Cuando una muestra que contiene un compuesto orgánico es irradiada brevemente por un pulso intenso de radiación, los núcleos en el estado de espín  α son promovidos al estado de espín β. Esta radiación se encuentra en la regíón de las radiofrecuencias del espectro electromagnético. Cuando los núcleos vuelven a su estado inicial emiten señales cuya frecuencia depende de la diferencia de energía (∆E) entre los estados de espín α y β. El espectrómetro de RMN detecta estas señales y las registra como una gráfica de frecuencias frente a intensidad, que es el llamado espectro de RMN. El término resonancia magnética nuclear procede del hecho de que los núcleos están en resonancia con la radiofrecuencia o la radiación rf. Los núcleos pasan de un estado de espín a otro como respuesta a la radiación rf a la que son sometidos. RMN trabajan a 200,300, 400, 500 y 600 MHz.

Espectofotometro: 1

 Un imán estable
2. Un transmisor de radiofrecuencias.
3. Un detector para medir la absorción de energía de radiofrecuencia de la muestra.
4. Un ordenador y un registrador para realizar las gráficas que constituyen el espectro de RMN. Para obtener un espectro de RMN, se coloca una pequeña cantidad del compuesto orgánico disuelto en medio mililitro de disolvente en un tubo de vidrio largo que se sitúa dentro del campo magnético del aparato. El tubo con la muestra se hace girar alrededor de su eje vertical. La grafica de la intensidad respecto al tiempo se conoce como transformada de Fourier (FT-RMN). Un espectro FT-RMN puede registrarse en 2 segundos utilizando menos de 5 mg de muestra.

Resonancia magnética 1H:

los núcleos, como pueden ser los protones o los carbonos que forman las moléculas orgánicas, no se encuentran aislados sino que están rodeados de electrones que los protegen parcialmente del campo magnético externo al que se ven sometidos. Los electrones se mueven generando un pequeño campo magnético inducido que se opone al campo magnético externo. El resultado de este hecho es que el campo magnético que realmente llega al núcleo es más débil que el campo externo, por tanto, se dice que el núcleo está protegido o apantallado. Este apantallamiento. para que el núcleo entre en resonancia dicho campo externo debe ser mayor. los protones se hallan dentro de entornos electrónicos diferentes y, por tanto, se encuentran diferentemente protegidos o apantallados. más apantallados: absorben a campo más alto.menos apantallado: absorbe a campo más bajo. señal única de RMN. Las variaciones en las frecuencias de absorción de resonancia magnética nuclear, que tienen lugar debido al distinto apantallamiento de los núcleos, reciben el nombre de desplazamientos químicos.
Un método más exacto para expresar desplazamientos químicos es determinar el valor respecto a un compuesto de referencia que se añade a la muestra. El compuesto de referencia más común en resonancia magnética nuclear es el tetrametilsilano (TMS, (CH3)4Si).

Espectro RMN 1H: Curva de integración

La intensidad relativa de una señal en la espectroscopia de RMN protón es proporcional al número de protones que contribuyen a la señal.

Desacoplamiento espín-espín

cambio de spin debido a los átomos que le rodean. El desacoplamiento produce un multiplete en la grafica.

Constantes de acoplamiento

Las distancias entre picos de los multipletes dan mucha información estructural.

Interpretación espectros 1H:


1. A partir de la fórmula molecular:

A

Calcular el número de insaturaciones,dobles o triples enlaces.

B

Relacionar las áreas de integración de los picos con el número de totales de protones
2. La presencia de un singulete ancho en el espectro  podría  deberse  a  protones  de  –NH o –OH. 
3. Existen señales indicativas de la presencia de un aldehído.
4. Existen señales que indican la presencia de un anillo aromático.
5. indican la presencia de protones olefínicos. Acoplamiento se puede deducir si la olefina es cis o trans.
6. Existen señales que indican que hay protones en un carbono unido a un grupo electronegativo como es el oxígeno o un halógeno.
7. Existe una señal que se debe al protón de un alquino terminal.
8. Existen señales que pueden indicar la presencia de protones adyacentes a un grupo carbonilo.

Espectroscopia 13C:

complementaria a la de 1H. Detecta el 12C identifica los 13C (cáncer)El pico de 13C no tiene área. Las señales en el espectro de 13C son lineas verticales. No hay desdoblamiento de espín-espín.

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