ESPECTROSCOPÍA

ESPECTROSCOPÍA RMN

INTERPRETACIÓN ESPECTRO RMN

Para interpretar el espectro RMN hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

1.- Desplazamiento químico

Indica el número de protones diferentes que existen en la molécula (equivalencia química)

Indica el tipo de protón que provoca cada señal


Equivalencia Química

Normalmente se emplean tres métodos para identificar el número de tipos de hidrógeno en una molécula:

1.- Método de sustitución

Se sustituye cada hidrógeno por un átomo diferente (por ejemplo Cl) y se comprueba si se obtienen compuestos diferentes. Por ejemplo, en el cloroetano hay dos tipos de hidrógeno porque sustituyendo por cloro se pueden obtener dos compuestos diferentes, el 1,1-dicloroetano y el 1,2-dicloroetano

2.- Descripción verbal

Si necesita emplear distintos términos para describir dos átomos de hidrógeno es que representan dos tipos diferentes. Por ejemplo un -OH es diferente a un -CH , un -CH3 es diferente a un -CH2- y un sp3 C-H es diferente a un sp C-H

3.- Simetría

Los átomos de carbono que puedan ser intercambiados por operaciones de simetría son equivalentes

¿Cuántos hidrógenos diferentes hay en las siguientes moléculas?¿Y átomos de carbono?

 

 

En la acetona hay un tipo de átomos de hidrógeno y dos tipos de átomos de carbono

¿los reconoce?

RMN H un pico a: 2,16 ppm

RMN C dos picos a: 206 y 31 ppm

 

 

En el pentano hay 3 tipos de átomos de hidrógeno y tres tipos de átomos de carbono

¿los reconoce?

RMN H tres picos a: 1,30; 1,26 y 0,88 ppm

RMN C tres picos a: 34, 22 y 14 ppm

 

 

En el fenol hay 4 tipos de átomos de hidrógeno y cuatro tipos de átomos de carbono

¿los reconoce?

RMN H cuatro picos a: 7,24; 6,93; 6,84 y 5,35 ppm

RMN C cuatro picos: 155; 130, 121 y 115 ppm

Homotópicos: átomos o grupos cuya sustitución da lugar al mismo producto

Por ejemplo son homotópicos los H del bromo metano, su sustitución por Cl siempre daría el mismo producto: bromoclorometano

Enantiotópicos: átomos o grupos cuya sustitución da lugar a dos enantiómeros

Los H del carbono 1 del bromoetano son enantiotópicos porque la sustitución de uno de ellos da lugar a un enantiómero diferente

Diastereotópicos: átomos o grupos cuya sustitución da lugar a dos diastereómeros

Los H del carbono 1 del 1-bromo-1-cloroetano son diastereotópicos porque la sustitución de uno de ellos da lugar a dos diatereómeros




2.- Línea integral

La línea integral (verde) indica la intensidad del pico e informa del número de protones que producen la señal

En el primer caso las dos señales están en la proporción 3:2. Como el número total de protones es de 10, una corresponde a 6 protones y la otra a 4

En el segundo caso las señales están en la proporción 3:1. Como el número total de protones es 8, una corresponde a 6 protones y la otra a 2

En el tercer caso las señales están en la proporción 1:1. Como el número total de protones es 6, cada una corresponde 3 protones


3.- Acoplamiento spin-spin (conectividad de núcleos)

Hasta ahora hemos mostrado espectros RMN que tenía señales que eran picos independientes, sin embargo, la realidad es que en muchos casos los picos aparecen como grupos de picos debido al acoplamiento que sufren los espines con núcleos vecinos.

El acoplamiento espín-espín informa de cómo están conectados los protones

El espectro RMN del 1,1-dicloroetano presenta dos señales:

δ = 5,9 ppm ; integración = 1 corresponde a -CHCl2

δ = 2,1 ppm ; integración = 3 corresponde a -CH3

El desdoblamiento de las señales se produce por el efecto del campo magnético vecino sobre el aplicado externamente, provocando que la frecuencia de resonancia cambie.

Efecto de grupo -CH- sobre el grupo -CH3

El espín del grupo metino -CH puede adoptar dos orientaciones con respecto al campo externo aplicado. Como resultado de ello la señal del grupo -CH3 vecino se desdobla en dos líneas de igual intensidad, un doblete.

Efecto del grupo -CH3 sobre el grupo -CH

Los espines de los tres protones del grupo metilo pueden adoptar 8 combinaciones, que se pueden agrupar en cuatro opciones diferentes (en dos casos hay tres combinaciones equivalentes). Como resultado de ello la señal del grupo vecino -CH se desdobla en cuatro líneas con intensidades respectivas 1:3:3:1, un cuartete.

Generalizando este análisis podemos afirmar que la proximidad de n protones equivalentes en un carbono vecino provoca el desdoblamiento de la señal en n+1 líneas, el número de éstas se conoce como multiplicidad de la señal. Los protones equivalentes no se acoplan entre sí. Si los protones vecinos no son equivalentes el acoplamiento es más complejo.

Cuando en el acoplamiento intervienen dobles enlaces la situación no seigue la regla del n+1

Constante de acoplamiento J

La constante de acoplamiento mide la intensidad de la interacción entre pares de protones

En un sistema del tipo, Ha-C-C-Hb la constante de acoplamiento de Ha con Hb, Jab, debe ser igual a la del acoplamiento de Hb con Ha, Jba, por tanto Jab = Jba.

La intensidad de las líneas en los acoplamientos de señales viene dada por el triángulo de Pascal



Practicando con Bruice (segundo tutorial)


Practicando acoplamiento de señales con VirtualText