Re So Ma Gnu

1

Química Farmacéutica I

MarMaríía a FontFont. Dpto. Qu. Dpto. Quíímica Orgmica Orgáánica y Farmacnica y Farmacééutica. Secciutica. Seccióón de n de ModelizaciModelizacióónn Molecular. Universidad de NavarraMolecular. Universidad de Navarra 1

Resonancia MagnResonancia Magnéética Nucleartica NuclearRMNRMN









Campo magnético

ener

gía



NNúúmero cumero cuáántico de ntico de spinspin de algunos nde algunos núúcleoscleos

��

��

��

Los elementos con nLos elementos con núúmero mmero máásico o nsico o núúmero mero atatóómico impar tienen mico impar tienen spinspin nuclearnuclear

El nEl núúmero de estados de mero de estados de spinspin es 2es 2II + 1, donde+ 1, donde II es es el nel núúmero cumero cuáántico de ntico de spinspin

2



Estados de Estados de spinspin nuclear en el hidrnuclear en el hidróógenogeno

!"��!"�� ## ��

En ausencia de un En ausencia de un campo magncampo magnéético o tico o elelééctrico exterior, ctrico exterior,

ambos estados son ambos estados son equivalentes en equivalentes en

energenergííaa



los núcleos “como imanes”



estados de nucleos en ausencia de campo exterior

orientación al azar



estados de nucleos en presencia de campo exterior

orientación definida



El fenEl fenóómeno base de la resonanciameno base de la resonancia

La absorciLa absorcióón de la energn de la energíía a por un npor un núúcleo en girocleo en giro



Niveles de energNiveles de energíía de a de spinspin nuclearnuclear

$�

En presencia de un En presencia de un campo magncampo magnéético tico

exterior Bexterior B00, los dos , los dos estados de estados de spinspintienen distinta tienen distinta

energenergííaa

!��

��

#��

��"��

�

%

3



AbsorciAbsorcióón de la energn de la energííaa

$�

!��

#��

!��

#��

∆∆�"&"�"&"''νν∆∆��

cuantizadacuantizada



La señal en RMN: población α versus β



�

%

El núcleo tiene un movimiento de precesiprecesióónncon una ωωωωωωωω determinada, cuando se le coloca en un campo magnético exterior

ωω

Si Si νννννννν = = = = = = = = ωωωωωωωω , la , la energenergíía sera serááabsorbida y el absorbida y el spinspin se se invertirinvertiráá

RMNRMN

''νν



Esquema de un espectrEsquema de un espectróómetro clmetro cláásicosico

http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/nmr/



Esquema de espectrEsquema de espectróómetro con metro con criomagnetocriomagneto



helio lhelio lííquidoquido

criomagnetocriomagneto

cámara de vacíonitrógeno líquido

nitró

geno

líqu

ido

nitró

geno

líqu

ido

cámara de vacío

4



� �

�

��

¿¿Cuantos tipos diferentes de Cuantos tipos diferentes de hidrhidróógeno tenemos en esta molgeno tenemos en esta moléécula?cula?



H+ H+ H+ H+H+ H+ H+ H+H+ H+

� �

�

��



HH++ HH++HH++ HH++ HH++ HH++HH++ HH++ HH++ HH++

� �

�

��

HH

HHHH

HH

HH



10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

¿¿QuQuéé vamos a ver en un espectro vamos a ver en un espectro 11HH--RMN?RMN?

desplazamiento qudesplazamiento quíímico (mico (δδ, , ppmppm))



10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0


Integral Integral ((áárea bajo la curva)rea bajo la curva)

¿¿QuQuéé vamos a ver en un espectro vamos a ver en un espectro 11HH--RMN?RMN?Química Farmacéutica I


10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0


Integral Integral ((áárea bajo la curva)rea bajo la curva)

multiplicidadmultiplicidad

¿¿QuQuéé vamos a ver en un espectro vamos a ver en un espectro 11HH--RMN?RMN?

5




¿¿QuQuéé vamos a ver en un espectro vamos a ver en un espectro 1313CC--RMN?RMN?

200 150 100 50

29.00

39.50

50.70126.90

128.60129.00

134.80206.00





200 150 100 50

29.00

39.50

50.70126.90

128.60129.00

134.80206.00

no integralno integral





200 150 100 50

29.00

39.50

50.70126.90

128.60129.00

134.80206.00

no multiplicidadno multiplicidad



200 150 100 50

28.52

28.8429.16

29.48

39.0839.50 39.92

50.38

50.70

51.02

126.74127.06

128.44

128.76128.84

129.16

134.80206.00


¿¿QuQuéé vamos a ver en un espectro vamos a ver en un espectro 1313CC--11HH--RMN?RMN?

multiplicidadmultiplicidad



Desplazamiento quDesplazamiento quíímicomico((chemicalchemical shiftshift))



Tipos de protTipos de protóónn

6



Tipos de carbonoTipos de carbono Química Farmacéutica I


los electrones y el los electrones y el apantallamientoapantallamiento



Influencia de la electronegatividad en Influencia de la electronegatividad en el desplazamiento quel desplazamiento quíímicomico

< electronegatividad > campo< electronegatividad > campo



δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10

protprotóón muy apantalladon muy apantalladocampo alto, campo alto, δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0δ = 0

la desprotección lleva a que la señal se mueva a

campo más bajo

�� el cloro desprotege (desapantalla) el protón, provoca que los electrones de valencia se alejen del hidrógeno

protprotóón poco apantalladon poco apantalladocampo bajo, campo bajo, δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10δ = 10

elemento elemento > electronegatividad> electronegatividad



Influencia de la sustituciInfluencia de la sustitucióón en el n en el desplazamiento qudesplazamiento quíímicomico

��" �� """

�(�"""""�(��"""""""�(��""""��

#�#$� #�#�$�"""""#�#��$�"

�(��""""""""""""""�(��"""""""""""""""""""�(�"""""""��



AnisotropiaAnisotropia DiamagneticaDiamagnetica (I)(I)

��

�")�� ")��

7



AnisotropiaAnisotropia DiamagneticaDiamagnetica (II)(II)Química Farmacéutica I


AnisotropiaAnisotropia DiamagneticaDiamagnetica (III)(III)



INTEGRACIINTEGRACIÓÓNN

Esta Esta áárea es proporcional al rea es proporcional al nnúúmero de hidrmero de hidróógenos que genera genos que genera

cada picocada pico

determinacideterminacióón del n del áárea bajo la rea bajo la curva en cada picocurva en cada pico



Acetato de benciloAcetato de bencilo

��"*""*"��""""&""""""�"*""*"�

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

H2C

O CH3

O

33

22

55



Acetato de benciloAcetato de bencilo

��"*""*"��""""&""""""�"*""*"�

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

H2C

O CH3

O

33

22

33

22



SPINSPIN--SPIN SPLITTINGSPIN SPLITTING

MULTIPLICIDADMULTIPLICIDAD

(a) en (a) en 11HH--RMNRMN

8



metanolmetanol

CH3OH C O



6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0

1,1,21,1,2--TricloroetanoTricloroetano

� �

��

��

��

��+��"&"

��+��"&"�

� ��

��

��

�



6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0

1,1,21,1,2--TricloroetanoTricloroetano

� ��

��

��

�



¿¿Cual es la causa de la multiplicidad?Cual es la causa de la multiplicidad?

El campo magnético que “ve” un núcleo en concreto, está afectado por el campo que crean los núcleos vecinos en su propia resonancia.

El comportamiento de El comportamiento de spinspin de un de un 11H estH estááafectado por el comportamiento afectado por el comportamiento spinspin de los de los

hidrhidróógenos que estgenos que estéén en las posiciones n en las posiciones vecinas vecinas



1,11,1--dicloroetanodicloroetano

http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/nmr/



un núcleo vecinodoblete

un núcleo vecinodoblete

Patrones de multiplicidadPatrones de multiplicidad

� �

� �

9



� �

� �

2 n2 núúcleos vecinoscleos vecinostripletetriplete

un nun núúcleo vecinocleo vecinodobletedoblete

�� "� �"� �"� �"� �"� �"� �"� �"�

�� "� �"�



�� "� �"��

�� "� �"�

3 n3 núúcleos vecinoscleos vecinoscuartetocuarteto

2 n2 núúcleos vecinoscleos vecinostripletetriplete

� �

� �



� �

� �

2 H vecinos2 H vecinosn+1 = 3n+1 = 3tripletetriplete

1 H vecino1 H vecinon+1 = 2n+1 = 2dobletedoblete

singletesingletedobletedobletetripletetripletecuartetocuartetoquintetoquintetosextetosextetoseptetosepteto

MultiplicidadMultiplicidadRegla delRegla del nn + 1+ 1Química Farmacéutica I


� �

� �

2 H vecinos2 H vecinosn+1 = 3n+1 = 3tripletetriplete

1 H vecino1 H vecinon+1 = 2n+1 = 2dobletedoblete

singletesingletedobletedobletetripletetripletecuartetocuartetoquintetoquintetosextetosextetoseptetosepteto

MultiplicidadMultiplicidadRegla delRegla del nn + 1+ 1

multipletemultiplete



�

�""�

�""""�

�""�""�""�

�"" ""�"" ""�

�""�"��"��"�""�

�"�"��"�"��"�"�

�"�"�"��"��"�"�"�

��+ ��

�, ��

��

��

-��

��.��

��

��

Desarrollo del triDesarrollo del triáángulo de PASCALngulo de PASCALIntensidad relativa de las lIntensidad relativa de las lííneasneas



2.60 2.50 2.40 2.30 2.20 2.10 2.00 1.90 1.80 1.70 1.60 1.50 1.40 1.30 1.20 1.10 1.00 0.90 0.80

EtilEtil isopropilisopropil cetonacetonaCH3CH2COCH(CH3)2

10



4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

22--NitropropanoNitropropano

��

�

� �

!

#



4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

22--NitropropanoNitropropano

��

�

� �

!

#



10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0

AcetaldehidoAcetaldehido

��

�

31



��

�

10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0

AcetaldehidoAcetaldehido

31



10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

BencenoBencenoCH

CHCH

CH

CHCH



ToluenoTolueno

8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

CH3

11



oo--nitrotolueno nitrotolueno

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

CH3

NO2



oo--nitrotolueno nitrotolueno

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

3

3

1

CH3

NO2



pp--nitrotolueno nitrotolueno

8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

CH3O2N



pp--nitrotolueno nitrotolueno

8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

3

2

2

CH3O2N



SPINSPIN--SPIN SPLITTINGSPIN SPLITTING

MULTIPLICIDADMULTIPLICIDAD

(b) en (b) en 11HH--1313CC--RMNRMNoffoff resonanceresonance



80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15

20.73

77.0077.64

78.88

22--NitropropanoNitropropano 1313CC

��

�

� �

!

#

12



80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15

20.25

20.5720.89

21.21

76.3677.00

77.6478.72

79.04

22--NitropropanoNitropropano 11HH--1313CC

��

�

� �

!

#



200 150 100 50

30.70

39.0839.50

39.92

40.3440.76

199.75

AcetaldehidoAcetaldehido 1313CC

��

�



200 150 100 50

30.22

30.5430.86

31.18

39.5039.92

40.34

40.76

199.59199.91

AcetaldehidoAcetaldehido 11HH--1313CC

��

�



Benceno Benceno 1313CC

130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75

76.3677.00

77.64

128.00



Benceno Benceno 11HH--1313CC

130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75

76.3677.00

77.64

127.84128.16



Tolueno Tolueno 1313CC

140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

20.30

38.66

39.0839.50

39.92

40.3440.76

126.63

128.50129.00

137.50

13



Tolueno Tolueno 11HH--1313CC

140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

19.82

20.1420.46

20.78

38.24

38.66

39.0839.5039.92

40.34

40.76

126.47126.79

128.34

128.66128.84

129.16

137.50



oo--nitrotolueno nitrotolueno 1313CC

160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

20.10

38.24

38.66

39.08

39.50

39.92

40.34

40.76

126.95132.81

133.08133.50147.96



oo--nitrotolueno nitrotolueno 11HH--1313CC

160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

19.62

19.9420.26

20.58

38.66

39.08

39.50

39.92

40.34

40.76

132.65132.92

132.97

133.24

133.50147.96



pp--nitrotolueno nitrotolueno 1313CC

150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

21.40

38.24

38.66

39.0839.5039.92

40.34

40.76

123.47129.93146.13



pp--nitrotolueno nitrotolueno 11HH--1313CC

150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

20.92

21.2421.56

38.24

39.0839.50

39.92

40.34

40.76

123.63129.77130.09

146.13



C--H

C

C

C

Patrones de multiplicidadPatrones de multiplicidad

1 n1 núúcleo de H sobre el Ccleo de H sobre el Cdobletedoblete

14



C---H

H

C

C

2 n2 núúcleos de H sobre el Ccleos de H sobre el Ctripletetriplete



C---H

H

H

C

3 n3 núúcleos de H sobre el Ccleos de H sobre el Ccuartetocuarteto



Desarrollo del triDesarrollo del triáángulo de PASCALngulo de PASCAL

��""��""�

�""""��""""��""�""�""��""�""�""�

��+ ��

�, ��

��

��

Intensidad relativa de las lIntensidad relativa de las lííneasneasQuímica Farmacéutica I


2.2 2.2 ppmppm

��

�

¿¿Como sabemos si son dos seComo sabemos si son dos seññales ales independientes, dos independientes, dos singletessingletes, que aparezcan , que aparezcan

prpróóximos por tener un entorno similarximos por tener un entorno similar



2.2 2.2 ppmppm

��

�

¿¿Como sabemos si son dos seComo sabemos si son dos seññales ales independientes, dos independientes, dos singletessingletes, que , que aparezcan praparezcan próóximos por tener un ximos por tener un

entorno similarentorno similarLa consta

nte de acoplamiento

La consta

nte de acoplamientoQuímica Farmacéutica I


/ /

/

/ /

La constante de acoplamiento es la distancia J (medida en Hz) existente entre los picos en un multiplete

J es una medida del grado de interacción que existe entre los dos grupos de hidrógenos que intervienen en el multiplete

�

�

/

15



� �

�"�"�"0"1

�"��"�"�0"1

�"�"�"��"1

�"�"�"�"1 "�� //

�"�� //

�"�� //

�"�� //

constantes de acoplamiento caracterconstantes de acoplamiento caracteríísticassticas

�.

�.

�-

�-

�.2�. &"0"��

�.2�- &"�"��

�-2�- &"�"��

�"�� //

� �

� �

�

��

��

+��+��



�

�

�" "�"��"1 �"�� //

�� "�"�"�"1

�� " "�"0"1�"�� //



� � �

�"�"�"�"1 "�� //

� �

�

�"�"�"�"1 "�� //

acoplamientos entre centros a distancias mayores de acoplamientos entre centros a distancias mayores de tres enlaces, ACOPLAMIENTOS A LARGA DISTANCIA, tres enlaces, ACOPLAMIENTOS A LARGA DISTANCIA, son muy pequeson muy pequeñños generalmente (<3 os generalmente (<3 HzHz) y ) y frecuentemente inexistentes (0 frecuentemente inexistentes (0 HzHz).).



10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

NO2O2N

Constantes de acoplamiento en anillos aromConstantes de acoplamiento en anillos aromááticosticos

triplete

doblete doblete

singlete



9.20 9.10 9.00 8.90 8.80 8.70 8.60 8.50 8.40 8.30 8.20 8.10 8.00 7.90 7.80 7.70 7.60 7.50 7.40

triplete

doblete doblete

singlete

NO2O2N



triplete

doblete doblete

singlete

NO2O2N

9.10 9.00 8.90 8.80 8.70 8.60 8.50 8.40 8.30 8.20 8.10 8.00 7.90 7.80 7.70 7.60

16



SimplicaciSimplicacióónn de sede seññalesales

Intercambio isotIntercambio isotóópicopico

X-11HH X-22HH



SimplicaciSimplicacióónn de sede seññalesales

Intercambio isotIntercambio isotóópicopico

X-11HH X-22DDDD22OO



N

O

O H

H

H

H

H

H

H

H

H

8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5



8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5

[7][7]

[1]

[4,5][4,5]

[6]

[6][6]

[6]

[2,3][2,3]

N

O

O H2

H3

H4

H5

H6

H7

H7

H7

H1



N

O

O H2

H3

H4

H5

H6

H7

H7

H7

H1

8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5

+ D+ D22OO

Re So Ma Gnu

Documents

Transcript of Re So Ma Gnu