RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR.

RMN años 40´s -Núcleos atómicos.Fue descubierto en 1946

Bloch (Stanford) Purcell (Harvard)

1951 :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).

Este tipo de núcleos son magnéticamente activos (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.

Cuando una muestra se coloca en un campo magnético:núcleos con espín positivo se orientan en la

misma dirección del campo()núcleos con espín negativo se orientan en

dirección opuesta a la del campo magnético(β)

Existen más núcleos en el estado de espín que en el β

La diferencia de energía entre los dos estados de espín y β, depende de la fuerza del campo magnético

˄ campo magnético ˄ diferencia energética habrá entre los dos estados de espín.

Ecuación de Larmor

En una molécula, cada núcleo magnéticamente activo tiene una frecuencia de Larmor definida y característica, es decir absorberá radiación electromagnética de una frecuencia determinada para cambiar de estado de spin

Ecuación matemática que define la relación entre la frecuencia de Larmor y la fuerza del campo magnético. Sostiene que la frecuencia de precesión del momento magnético es directamente proporcional a la fuerza del campo magnético.

0 = B0 / 2

Donde:0 = frecuencia = constante giromagnéticaB0 =campo aplicado

(Esta radiación se encuentra en la región de las radiofrecuencias (rf) del espectro electromagnético por eso se le denomina radiación rf)

Compuesto orgánico

Pulso intenso de radiación

rf

Cambia espin a

Espin β

Espectro RMN Cuando los núcleos vuelven a

su estado inicial emiten señales cuya frecuencia depende de la diferencia de energía entre los estados de espín y β.

El espectrómetro de RMN detecta estas señales y las registra como una gráfica de frecuencias 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.Los núcleos pasan de un estado de espín a otro como respuesta a la radiación rf a la que son sometidos.

Equipo.

Espectrómetro de RMN

Imán: produce un campo magnético preciso.

Transmisor de radiofrecuencias.

Detector: mide la absorción de energía de radiofrecuencia de la muestra.

Computadora: registra y determina las gráficas que constituyen el espectro de RMN.

¿Cómo funciona?

El trabajo del espectrómetro de RMN consta básicamente de 4 fases.

1° fase.

Se genera una magnetización que es diferente para cada núcleo (desplazamiento quimico) y que es afectada por los núcleos de su entorno (acoplamiento)

2° fase Al irradiar la muestra con una onda de radio de igual frecuencia

que la de precesión de los

núcleos. Se altera la magnetización

en equilibrio generada a lo que

llamamos “EXCITACIÓN”

3° fase.

La magnetización alterada tiende a

volver al equilibrio.

Se origina una respuesta en el

sistema que puede también detectarse como una señal de

radiofrecuencia en el receptor.

4° fase Transformar la

señal de radiofrecuencia en una representación

gráfica de frecuencias e

intensidades de la que se obtiene

información sobre los entornos

magnéticos de los núcleos

EN RESUMEN…

Interpretación La interpretación se los espectros de resonancia magnética nuclear de protones se da de la siguiente forma:

• A partir de la formula molecular:

Se calcula el numero de instauraciones.

Formula

Relacionar las áreas de integración de los picos con el número total de protones de la estructura , para así obtener el numero de protones que representa a cada pico.

• Desplazamiento químico

Indicar el numero de picos de protones diferentes en la molécula.

Indicar los tipos de protones que hay en la molécula

• Integrar

Indicar el numero de protones que contribuyen a una determinada señal del espectro.

• Acoplamiento del espín

Indica las interacciones que ese establecen entre los diferentes protones de la molécula. Es decir como se encuentran conectados.

Constante de acoplamiento , mide la intensidad de interacción entre pares de protones.

Triplete Múltiple Triplete

Frecuencia δ

Línea de integración indica la intensidad del pico y nos dice el numero de protones que producen la señal.

Compuesto Frecuencia

Aldehídos 10 y 9 ppm

-NH o –OH (singulete ancho) ˃10 ppm

Anillo aromático 8 y 7 ppm

C=C 6 y 5 ppm

C- X u O 4 y 3 ppm

Alquinos terminales 2.5 ppm

Protones adyacentes a un grupo carbonilo

2.5 y 2.1 ppm

APLICACIONES EN FARMACIA

• Estudio de la estructura y dinámica de moléculas en disolución.

• Elucidación estructural de compuestos con núcleos magnéticamente activos en el rango de frecuencias disponibles.

• Identificación y cuantificación de compuestos orgánicos, organometálicos

Análisis estructural y estereoquímico

Control de impurezas

Productos Naturales: industria farmacéutica, cosmética, alimentaria

Estudio de procesos dinámicos Cinética de Reacciones Procesos de Equilibrio

Diseño y análisis de drogas y fármacos

Estudios Estructurales en 3D◦ Proteínas

◦ ADN – complejos◦ Polisacáridos

Control de Calidad

ES ÚTIL CUANDO:

Uso de muestras no cristalizadas estructura en solución

Posibilidad de aplicar a moléculas sin cristales disponibles.

Amplio rango de condiciones experimentales

16% de proteínas determinadas por RMN

Determinación de estructuras de tamaño limitado (35-40 KDa)

Control de Calidad◦Análisis “de origen” de fármacos y

alimentos

Identificación de compuestos presentes en formulaciones de plaguicidas, de gran importancia en la química agrícola.

Medicina: RMN es una técnica que permite obtener imágenes del organismo

constantes de acoplamiento: J (Hz)

triplete multiplete

triplete

Multiplicidad de señales

frecuencia ()

Gracias!!!