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Capítulo 13 Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear

Organic Chemistry , 6 th Edition L. G. Wade, Jr. Capítulo 13 Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear. Jo Blackburn Richland College, Dallas, TX Dallas County Community College District ã 2006, Prentice Hall. Introducción.

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Capítulo 13 Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear

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Presentation Transcript

  1. Organic Chemistry, 6th EditionL. G. Wade, Jr. Capítulo 13Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear Jo Blackburn Richland College, Dallas, TX Dallas County Community College District ã 2006,Prentice Hall

  2. Introducción • NMR es la herramienta más poderosa disponible para determinar estructuras orgánicas. • Se usa para estudiar una gran variedad de núcleos, como por ejemplo: • 1H • 13C • 15N • 19F • 31P => Chapter 13

  3. => Spin Nuclear • Un núcleo con Número Atómico y Masa Atómica impar tiene spin nuclear. • Al girar, el núcleo cargado generaun campo magnético. Chapter 13

  4. Campo Magnético Externo Cuando se colocan bajo la acción de un Campo Magnético Externo, los Protones se comportan como imanes. => Chapter 13

  5. Dos Estados de Energía El campo magnético del núcleo se alineará a favor o en contra del campo magnético externo. Un fotón con la energía adecuada puede provocar el salto del núcleo del estado αal β. => Chapter 13

  6. E e Intensidad del Campo Magnético • ΔE es proporcional a la Intensidad del Campo Magnético Externo (Bo). E = h = h B02 • En un campo de 14,092 gauss, un fotón de 60 MHz producirá el salto del núcleo. • Baja energía. Radiofrecuencia. => Chapter 13

  7. Protección (Shielding) Magnética • Si todos los protones absorbieran la misma cantidad de energía en un determinado campo magnético, no obtendríamos mucha información. • Los protones están rodeados por e¯ que los protegen del campo externo. • Los e¯ , al circular, crean un campo magnético inducido que se opone al campo magnético externo. => Chapter 13

  8. => Protones en una Molécula Dependiendo de su ambiente químico, los protones en una molécula están protegidos a diferentes grados. Chapter 13

  9. Señales de NMR • El Número de Señales indica cuantos diferentes tipos de Protones hay en una molécula. • La posición de la señal indica cuan protegido o desprotegido está el Protón. • La intensidad de la señal indica el número de protones que produce esa señal. • El desdoblamiento de la señal indica el número de protones que hay en los átomos adyacentes. => Chapter 13

  10. Espectrómetro de NMR => Chapter 13

  11. El Espectro => Chapter 13

  12. Tetrametilsilano (TMS) • Se añade TMS a la muestra. • Ya que Si es menos electronegativo que C, los protones de TMS protons están altamente protegidos. Esta señal define el cero. • La mayoría de los protones orgánicos absorben a campo más bajo (a la izquierda) de la señal de TMS. => Chapter 13

  13. Desplazamiento Químico • Se mide en partes por millón (ppm). • Son los mismos valores para instrumentos de 60, 100, or 300 MHz. • Se llama escala delta (δ). => Chapter 13

  14. Escala Delta => Chapter 13

  15. Posición de Señales • Atomos electronegativos desprotegen y dar valores mayores de δ. • Este efecto disminuye con la distancia. • La presencia de átomos electronegativos adicionales produce aumento en el δ. => Chapter 13

  16. Valores Típicos de δ => Chapter 13

  17. Protones Aromáticos,  = 7- 8 => Chapter 13

  18. Protones Vinílicos:  = 5-6 => Chapter 13

  19. Protones Acetilénicos:  = 2.5 => Chapter 13

  20. Protón de Aldehído:  = 9-10 Electronegative oxygen atom => Chapter 13

  21. Señales de O-H y N-H • El δ depende de la concentración. • Puentes de H en soluciones concentradas desprotege los protones y la señal aparece alrededor de  = 3.5 para N-H y  = 4.5 para O-H. • Intercambio de Protones entre las moléculas ensancha la señal. => Chapter 13

  22. Acido Carboxílico Protón,  = 10+ => Chapter 13

  23. Número de Señales Hidrógenos Equivalentes tienen el mismo Desplazamiento Químico (δ). => Chapter 13

  24. => Intensidad de Señales • El área bajo cada señal es proporcional al número de protones. Chapter 13

  25. Número de H’s Cuando la F. Mol.se conoce el total de la integración corresponde al total de H’s. => Chapter 13

  26. Desdoblamiento Spin-Spin • Protones no equivalentes en carbonos adyacentes tienen campos magnéticos que pueden alinearse o no con el campo magnético externo. • Este acoplamiento hace que el protón absorba una frecuencia cuando el campo externo esté alineado y a otra frecuencia cuando está opuesto. • Por lo tanto se ven dos señales. Pueden ser más. => Chapter 13

  27. 1,1,2-Tribromoetano Protones no equivalentes en C’s adyacentes => Chapter 13

  28. Doblete: 1 Protón Adyacente => Chapter 13

  29. Triplete: 2 Protones Adyacentes => Chapter 13

  30. Regla N + 1 Si una señal se desdobla por N protones equivalentes, el patrón de desdoblamiento constará de N + 1 picos. => Chapter 13

  31. Desdoblamiento del Etilo => Chapter 13

  32. Desdoblamiento de Isopropil => Chapter 13

  33. Constantes de Acoplamiento (J) • Distancia entre los picos de un multiplete. Se mide en Hz. • No depende de la intensidad del campo externo. • Multipletes con la misma J provienen de grupos de protones adyacentes. => Chapter 13

  34. Valores para J => Chapter 13

  35. Desdoblamientos Complejos • Las señales pueden ser desdobladas por protones adyacentes diferentes, con diferentes J. • Ejemplo: Estireno • Ha es desdoblada por Hb (Jab = 17 Hz) • Ha es desdoblada por Hc (Jac = 11 => Chapter 13

  36. Diagrama de Desdoblamiento Chapter 13

  37. Espectro de Estireno => Chapter 13

  38. NMR de Carbono-13 • 12C no tiene spin. • 13C tiene spin, pero su abundancia natural es sólo de 1%. • Las señales son débiles. • Transformadas de Fourier. => Chapter 13

  39. => Desplamientos Químicos de H y C. Chapter 13

  40. Combinación de Espectros de 13C y 1H => Chapter 13

  41. Desdoblamiento Spin-Spin • Es poco probable que un 13C esté adyacente a otro 13C, así que desdoblamiento por C no existe. • 13C estará acoplado con los H que tiene unido y con H adyacentes. • Esto origina patrones de desdoblamiento complejos y difíciles de interpretar. • Técnicamente se impiden estos acoplamientos. => Chapter 13

  42. Interpretación de 13C NMR • El número de señales indica el número de diferentes C. • La posición de una señal (δ) indica el tipo de C. • El desdoblamiento de una señal indica en número de H enlazados al C. => Chapter 13

  43. Espectro de13C NMR => Chapter 13

  44. MRI • “Magnetic Resonance Imaging”, no invasivo. • Debiera ser NMRI. Se omite“Nuclear” por el miedo que va a producir (radioactivo). • Usando computadoras se ontienen imágenes 3D. • Tumores pueden ser detectados rápidamente. => Chapter 13

  45. Fin de Capítulo 13 Chapter 13

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