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• Marlene Zamarripa

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Resonancia Magnética Nuclear

Objetivo: Aprender y conocer los fundamentos en los cuales se basa la espectroscopia resonancia magnética nuclear de 1H y 13C, así como los componentes del instrumento y sus particularidades de cada uno tanto como la función de cada uno de ellos. Fundamento: Todos los electrones y los núcleos de muchos isótopos poseen un espín mecánico intrínseco. Debido a este espín y la carga eléctrica se genera un campo magnético. En presencia de un campo magnético poseen un momento magnético de spin, pueden tener dos (o más) orientaciones en dicho campo. En el caso de los núcleos de 1H y 13C con momento de spin ½, pueden tener dos orientaciones, una a favor y otra en contra del campo externo. Unas cuantas reglas sirven para clasificar los núcleos:   

Si el número del núcleo es par el espín tendrá valores enteros. Si el número de masa es impar el espín será la mitad de un entero. Si el número de masa y el número atómico son pares, el espín será cero.

El comportamiento de los núcleos en el campo magnético puede verse influido de múltiples maneras, para dar diversos tipos de información, pero la información básica que se obtiene es:   

Frecuencia a la que sale cada núcleo en concreto (desplazamiento). Número de núcleos de cada tipo (Integral). Número y disposición de los núcleos próximos (Multiplicidad).

En presencia de un campo magnético, todos los núcleos de 1H deben resonar igual, pero cada tipo resuena diferente. Esto se debe a efectos de la estructura, ya que: 1. El aumento o disminución de la densidad electrónica en torno al núcleo observado influye sobre el campo efectivo en cada núcleo. 2. Los campos inducidos sobre la estructura circundante pueden afectar también el campo efectivo en cada núcleo. Multiplicidad La señal de un tipo de protones se ve escindida en dos por cada protón diferente sobre el mismo carbono o sobre carbonos vecinos. La separación producida se llama constante de acoplamiento J y se mide en Hz. Si la escisión la producen dos protones iguales (igual J) se produce una señal conocida como “triplete” y si la producen tres protones

Espectros de resonancia magnética nuclear de 1H El compuesto orgánico cuyo espectro de RMN se presenta a continuación tiene las siguientes propiedades:

Instrumentación: Principalmente un instrumento de RMN contiene las siguientes partes aquí descritas

Contiene:    

Un imán. Una fuente de radiofrecuencia variable. Una antena emisora/receptora que rodea al tubo de muestra para detectar la absorción/emisión de energía. Un detector unido a un registrador.

Preparación de las muestras: La mayoría de los disolventes comerciales contienen impurezas volátiles que pueden originar problemas en la escala de cantidades de muestra empleadas en RMN de alta resolución. La presencia de señales intensas entre (0,5 y 1,5) ppm puede ser debida a hidrocarburos que tienen este origen. Por otro lado, señales en torno a 0,1 ppm pueden indicar la presencia de grasa de silicona (proveniente de las juntas del material de vidrio empleado en la obtención de la muestra o en la purificación de los disolventes). Por ello, es recomendable emplear en la purificación de las muestras disolventes destilados, evitar en lo posible la grasa de silicona y, en aquellos casos en los que sea posible, cristalizar la muestra. En el caso de compuestos cristalinos es conveniente pulverizar la muestra y someterla a vacío para eliminar los restos de disolvente atrapados en los cristales. La cantidad que se recomienda para obtener un espectro de hidrógeno (1 H) y de carbono (13C) de rápida obtención (16 exploraciones para (1 H) y 64 exploraciones para carbono (13C)) puede ser entre (10 a 20) mg de muestra sólida y entre (10-20) microlitros de muestra líquida en un volumen de 0,65 mL, que equivalen a una altura en el tubo de 5 cm.

Si se prepara una muestra muy concentrada para la obtención de un espectro de 13C, se debe tener presente que el espectro de 1 H puede presentar señales mucho más anchas que las que se obtendrán para una muestra más diluida (aumento de la viscosidad, posibilidad de asociaciones, etc.), por lo que sí se requiere una mayor resolución, debería prepararse una muestra más diluida para el espectro de hidrógeno. Es aconsejable que durante el proceso de preparación de la muestra, la parte inferior del tubo sea manipulada lo mínimo posible, por ser ésta la parte del tubo que debe mantenerse más limpia (incluso en el mayor de los cuidados, las manos suelen ser bastante “sucias” desde el punto de vista de la RMN). En el proceso de limpieza del tubo es, por tanto, conveniente limpiar adecuadamente con un paño suave y humedecido con isopropanol esta parte del tubo y posteriormente tratar de manipularlo, siempre que sea posible, por la parte superior del mismo. Finalmente, la muestra debe encontrarse perfectamente identificada con la clave correspondiente (es aconsejable no utilizar claves excesivamente largas). Si se utilizan

etiquetas adhesivas para la identificación del tubo se debe de procurar que se puedan desprender fácilmente del tubo antes de introducirlas en el magneto.

Bibliografía: https://investigacion.us.es/scisi/sgi/servicios/rmn https://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l21/funda.html http://www.dcne.ugto.mx/Contenido/MaterialDidactico/amezquita/Analitica4/Buenas %20Practicas%20en%20RMN.pdf