Resonancia Magnética Nuclear M. en C. Marco Antonio Vera Ramírez

1. Resonancia Magnética Nuclear M. en C. Marco Antonio Vera Ramírez Universidad Autónoma Metropolitana

2. ¿Es importante conocer la estructura química de los compuestos? Correlacionar la estructura con la actividad, conocer los efectos terapéuticos y nocivos de los medicamentos, optimización de productos (colorantes, plásticos, catalizadores, etc).

3. ¿Cómo podemos determinar la estructura de los compuestos? Hasta la segunda mitad del siglo XX, la estructura de una sustancia era determinada mediante reacciones químicas. Esta información incluía la identificación de grupos funcionales con ensayos químicos, junto con los resultados de experimentos de degradación en fragmentos más fácilmente identificables. Después de considerar todas las evidencias químicas disponibles, se proponía la estructura candidata (o estructuras) acordes con las observaciones. La prueba de la estructura se conseguía al convertir la sustancia en un compuesto ya conocido o mediante su síntesis.

4. Los ensayos cualitativos y las degradaciones químicas como pruebas estructurales han sido sustituidas en la química orgánica actual por métodos instrumentales de determinación de la estructura. espectroscopía de infrarrojos (IR) espectroscopía de ultravioleta-visible (UV-VIS) espectroscopía de masas (EM) espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) A pesar de ser distintas, todas ellas están basadas en la absorción de energía por una molécula y todas examinan cómo la molécula responde a esa absorción de energía. 

6. Resonancia Magnética Nuclear Es el fenómeno de excitar un sistema de manera “indirecta”

7. Resonancia Magnética Nuclear Las partículas subatómicas poseen espín; un espín ≠ 0 implica que la partícula presentará propiedades magnéticas.

8. Resonancia Magnética Nuclear En ésta técnica observamos el fenómeno en el núcleo atómico.

10. Algunos isótopos estudiados por RMN

11. Distribución de carga en el núcleo dependiendo del espín. I=0 I=1/2 I>1/2 B0

12. ¿Qué sucede con la magnetización de los núcleos en ausencia de campo magnético? E 0

13. En presencia de un campo magnético la magnetización de los núcleos se alinea con él. B0 E DE 0

14. Representación clásica de un protón precesando en un campo magnético (B0) B0

15. Un conjunto de protones precesandocrea una magnetización macroscópica M0 z z M0 x y x y B0

16. Excitación mediante onda continua Energía Intensidad de campo magnético Absorción

17. Excitación por pulsos. z z x x y y 90°x

18. Excitación por pulsos. Precesión. t= n0 t= n1 z z x x y y

19. Excitación por pulsos. Precesión. t= n2 t= n3 z z x x y y

20. Excitación por pulsos. Precesión. t= n4 t= n5 z z x x y y

21. Excitación por pulsos. Precesión. t= n6 t= n7 z z x x y y

22. Excitación por pulsos. FID (Free InductionDecay). Transformada de Fourier t w TF t w

23. Relajación de la magnetización z z x x y y

24. Relajación de la magnetización. Relajación longitudinal (T1) z z x x y y

25. Relajación de la magnetización. Relajación transversal (T2) y y y x x x Tiempo

26. El FID es una onda que va decayendo exponencialmente w TF t

27. Información que se puede obtener de los espectros de RMN 1.- Desplazamiento químico. 2.- Acoplamiento escalar. 3.- Cantidad de núcleos que generan la señal (integral).

28. Desplazamiento químico Si todos los núcleos se encontraran aislados dentro del imán, no habría diferencia entre ellos, por lo que el espectro de resonancia consistiría en una sola señal. ¿El núcleo atómico está aislado?

29. Desplazamiento químico

30. Desplazamiento químico. Los electrones también poseen un momento magnético, el cual se opone al campo magnético externo, disminuyendo la intensidad del campo magnético efectivo que siente el núcleo. Estas diferencias en el campo magnético efectivo que cada núcleo siente genera provocará que cada uno de ellos precese a diferentes frecuencias, por lo que núcleos rodeados con diferentes densidades electrónicas tendrán diferentes posiciones en el espectro de RMN.

31. Desplazamiento químico. -Ph-OH -C-OH -(CO)-OH O=CH- Ph-H =CH- -CH2-O-CO- -CH2-O- -CH2-CO- -C-CH2-C- CH3-(C=O)- CH3-CH= CH3-CH2-C CH3-M (Si, Li, Ge..) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

32. Acoplamiento escalar (J). H H H C C H H H

33. Acoplamiento escalar (J). N Hb Ha Cl Br

34. En presencia de un campo magnético la magnetización de los núcleos se alinea con él. B0 E DE 0

35. Un conjunto de protones precesandocrea una magnetización macroscópica M0 z z M0 x y x y B0

36. Acoplamiento escalar (J). Ha Ha Ha Hb Hb C C C C DE Ha DE Ha

37. Acoplamiento escalar (J). X Ha Ha Hb Hb C C C C J3HaHb (Hz) dHa 0 dHa 0

38. Acoplamiento escalar (J). Ha Hb Ha Hb C C C C Hc J3ab J3ab J3ac dHa dHa

39. Acoplamiento escalar (J). n multiplicidad 0 singulete 1 1 doblete 1 1 2 triplete 1 2 1 3 cuadruplete 1 1 3 3 4 quintuplete 1 4 6 4 1 5 sextuplete 1 1 5 10 10 5 6 heptuplete 1 6 15 20 15 6 1 7 octuplete 1 7 21 35 35 21 1 7

40. Integral La intensidad de las señales es directamente proporcional a la cantidad de protones que general dicha señal. Cl-CH2-CH3 1 1.5

41. Integral Sin embargo, la integral es un parámetro que puede no ser muy confiable debido a: La relajación, si no se deja a los núcleos relajar completamente antes de comenzar el siguiente barrido. El traslape de las señales