Espectroscopia

TEMA 10. ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

1. Fundamentos físicos de la espectroscopia de RMN. 2. El espectrómetro de resonancia magnética nuclear. 3. Resonancia magnética nuclear de 1H. Apantallamiento o protección magnética por los electrones. 4. El espectro de RMN de 1H. 4.1. Curvas de integración. 4.2 Desacoplamiento espín-espín. 4.3. Constantes de acoplamiento. 5.Interpretación de los espectros de resonancia magnética nuclear de 1H. 6. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de 13C

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Tema 10. Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear. 1. Fundamentos físicos de la espectroscopia de RMN. 2. El espectrómetro de resonancia
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magnética

nuclear.

3.

Resonancia

magnética

nuclear

de

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H.Apantallamiento o protección magnética por los electrones. 4. El espectro de RMN de H. 4.1. Curvas de integración. 4.2 Desacoplamiento espín-espín. 4.3. Constantes de H. 6. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de 13C acoplamiento. 5. Interpretación de los espectros de resonancia magnética nuclear de
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1. Fundamentos físicos la espectroscopia de RMN La espectroscopia de RMN fuedesarrollada a finales de los años cuarenta para estudiar los núcleos atómicos. En 1951, los químicos descubrieron que la espectroscopia de resonancia magnética nuclear podía ser utilizada para determinar las estructuras de los compuestos orgánicos. Esta técnica espectroscópica puede utilizarse sólo para estudiar núcleos atómicos con un número impar de protones o neutrones (o de ambos). Esta situación seda en los átomos de 1H,
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C,

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F y 31P. Este

tipo de núcleos son magnéticamente activos, es decir poseen espín, igual que los electrones, ya que los núcleos poseen carga positiva y poseen un movimiento de rotación sobre un eje que hace que se comporten como si fueran pequeños imanes. En ausencia de campo magnético, los espines nucleares se orientan al azar. Sin embargo cuando unamuestra se coloca en un campo magnético, tal y como se muestra en la siguiente figura, 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 deespín

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Tema 10

Existen más núcleos en el estado de espín α que en el β pero aunque la diferencia de población no es enorme sí que es suficiente para establecer las bases de la espectroscopia de RMN. 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 habráentre los dos estados de espín. En la siguiente gráfica se representa el aumento de la diferencia energética entre los estados de espín con el aumento de la fuerza del campo magnético.

estado de espín-β β

estado de espín-α α

H0

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 sonpromovidos al estado de espín β. Esta radiación se encuentra en la región de las radiofrecuencias (rf) del espectro electromagnético por eso se le denomina radiación rf. 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 defrecuencias 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. Es decir, los núcleos pasan de un estado de espín a otro como respuesta a la radiación rf a la que son sometidos. La

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siguiente ecuación muestra la...