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RMN
RMN
• es la herramienta analítica
• Proporciona información estructural
Técnica
• No destructiva
• Cuantificación
• Aplicada s elucidar estructuras Esteroquímica
Aplicaciones
• Química
• Medicina
• Arqueología
• Biología
• Entre otras
• El fenómeno de la resonancia magnética
nuclear es el resultado de la interacción de
un campo magnético externo, con el
momento magnético de un núcleo atómico.
• ( núcleos con masa impar o número atómico
impar).
• La Resonancia Magnética Nuclear es una
espectroscopía de absorción cuyo fundamento es
la absorción de energía (radiofrecuencias) por un
núcleo magnéticamente activo, que está orientado
en el seno de un campo magnético, y que por
efecto de esa energía cambia su orientación.
• Entre los núcleos más frecuentes en los
compuestos orgánicos son magnéticamente activos
el protón (1H), carbono (13C), nitrógeno (15N),
fósforo (31P) y flúor (19F)
MagnetizaciónCuando se aplica un Campo Magnético (Bo) con una frecuencia
característica denominada frecuencia de Larmor (ωo) que
depende de la intensidad del campo magnético aplicado:
ωo = γ Bo
Constante giromagnética
Movimiento de
precesión
Los núcleos con espín positivo se orientan en la misma
dirección del campo, en un estado de mínima energía
denominado estado de espín α y los núcleos con espín
negativo se orientan en dirección opuesta a la del campo
magnético, en un estado de mayor energía, estado de espín
β.
Estados de espín
La diferencia de energía entre los dos estados de
espín α y β, depende de la fuerza del campo
magnético aplicado Ho: cuanto mayor sea el
campo magnético, mayor diferencia energética
habrá entre los dos estados de espín.
Se representa el aumento de la diferencia energética entre los estados de espín
con el aumento de la fuerza del campo magnético.
• RF intensa
• Núcleos espinα pasan β
Muestra orgánica
• Emiten señales de RF
• Depende de la ΔE
β pasan α• Son detectadas
• registradas
Señales de RMN
La ecuación siguiente muestra la dependencia entre la
frecuencia de la señal y la fuerza del campo magnético Ho
(medida en Teslas, T).
Las partes fundamentales1) Un imán con un controlador; produce un
campo magnético preciso.
2) Una bobina superconductora; suministra el
campo magnético principal.
3) Un oscilador de radiofrecuencias; suministra la
energía necesaria para cambiar la orientación
de los núcleos, es un transmisor de
radiofrecuencias, capaz de emitir frecuencias
precisas.
4) Una bobina detectora que recibe las señales; un
detector para medir la absorción de
energía de radiofrecuencia de la muestra.
5) Un sistema informatizado que rige el aparato y
que incluye un sistema de registro,
amplificación y registro, para realizar las
gráficas que constituyen el espectro de RMN.
Un espectro RMN es un conjunto de picos de
absorción quereflejan diferencias de entornos
para un mismo núcleo
Resonancia magnética nuclear de 1H.
Apantallamiento o protección magnética por los electrones.
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.
En una molécula la nube electrónica que existe alrededor de cada núcleo
actúa como corriente eléctrica en movimiento que, como respuesta al
campo magnético externo, genera una pequeña corriente inducida que se
opone a dicho campo; el campo magnético que llega al núcleo es más débil
que el campo externo, por lo tanto el núcleo está protegido o apantallado.
Este apantallamiento es importante ya que el campo magnético efectivo
(Hef) que siente un protón dentro de una molécula es siempre menor que el
campo externo, y por lo tanto, para que el núcleo entre en resonancia dicho
campo externo debe ser mayor.
Ejemplo:
En el metanol el átomo de oxígeno retira densidad electrónica del
entorno electrónico que rodea al protón del grupo hidroxilo, quedando
este átomo de hidrógeno menos protegido que los protones del grupo
metilo.
La consecuencia es que el protón del grupo hidroxilo toca a un campo
magnético menor que los protones del grupo metilo.
Aplicaciones y Preparación de
muestra.• Las aplicaciones de la RMN de estado sólido suelen
utilizarse en investigaciones sobre proteínas de la
membrana, fibrillas de proteínas, todo tipo de polímeros,
análisis en química inorgánica, y también otras más
"exóticas" como las hojas de plantas y las pilas de
combustible.
• Las cantidades de muestra necesarias oscilan entre 1 y 50
mg. Dependiendo del núcleo a observar, del tipo de
experiencia y del peso molecular de la muestra.
Preparación de una muestra para (RMN) de
líquidos
• Una muestra se dispone en un tubo para RMN. La muestra,
típicamente se compone de un soluto y un solvente.
• El solvente es usualmente deuterado, es decir tiene
deuterio (2D) en lugar de protio (1H).
• En el tubo para RMN, con una pipeta Pasteur, se dispone
una cantidad apropiada de solución (0,6 – 0,7 mL), o, de
otro modo, se coloca el soluto en el tubo.
• se agrega el solvente y se agita bien para homogenizar.
• No use cualquier otro tubo diferente RMN.
• Un tubo distinto seguramente tendrá deformaciones
longitudinales y transversales que dificultarán la rotación
uniforme de la muestra en el tubo y la homogenización
del campo magnético en la columna de muestra.
• La limpieza inapropiada de los tubos para RMN puede
también hacer inútil un tubo.
• No deje los tubos en la estufa para secado por periodos
de tiempo prolongados; esto causa deformaciones
permanentes en su geometría. La mejor forma de limpiar
un tubo es enjuagarlo con un solvente apropiado
(acetona, metanol, etc.) y finalmente darle un par de
lavados con acetona grado HPLC. Al final, cualquier
residuo de solvente puede retirarse con un chorro de aire,
nitrógeno o argón seco y limpio.
• Si se considera necesario, el tubo, casi seco, puede
llevarse a la estufa por unos diez minutos, disponiéndolo
acostado sobre una superficie plana.
• Es conveniente disponer la cantidad apropiada de
solvente en el tubo por varias buenas razones. La más
importante es que esto influye en la homogenización del
campo a través de la muestra en los experimentos de
RMN y origina pérdida de sensibilidad (menor relación
señal/ruido) y obviamente deteriora la calidad final del
espectro. Se obtendrá mejor relación señal/ruido si se
usan 600 – 700 µL de muestra; aún cuando se disponga
de una cantidad de soluto limitada.
Bibliografia
• Skoog Douglas A.,Holler James F.,
Crouch Stanley R., Principios de
Analisis Instrumental,CENGAGE,
sexta edicion,628-692.
• http://www.uhu.es/quimiorg/rmn3.
html
• http://www2.chemistry.msu.edu/fa
culty/reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/
nmr/nmr1.htm