Ressonancia Magnetica Nuclear RMN - Principios e Aplicações

Ressonância Magnética Nuclear RMN Prof Gustavo Machado Quando uma energia é aplicada a matéria ela pode ser Absorvida Emitida Causar uma mudança química Transmitida RMN absorção de energia por moléculas colocadas em um forte campo magnético Spin nuclear Qualquer núcleo atômico que tenha massa ímpar ou nº atômico ímpar ou ambos H1 e C13 apresentam momento angular de spin e também momento magnético de spin A ressonância magnética nuclear ocorre quando núcleos alinhados a um campo magnético aplicado são induzidos a absorver energia e a mudar a orientação de spin em relação a esse campo aplicado Ressonância Magnética Absorção de Energia quantizada Blindagem e desblindage m de prótons Espectro de RMN de 1H do 1bromoetano brometo de etila As expansões dos sinais são mostradas em gráficos inseridos no espectro Um sinal com quatro picos um quadrupleto Um sinal com três picos um triplet0 TMS Características do Espectro de RMN O número de sinais no espectro diz quantos conjuntos diferentes de prótons existem na molécula A posição dos sinais no espectro ao longo do eixo x A área sob o sinal diz a respeito de quantos prótons existem no conjunto que está sendo medido A multiplicidade ou padrão de desdobramento de cada sinal diz sobre o número de prótons nos átomos adjacentes àquele conjunto cujo sinal está sendo medido Deslocamento químico Posição de um sinal ao longo do eixo X O deslocamento de cada sinal dá informações sobre o ambiente estrutural dos núcleos que produzem esse sinal DESLOCAMENTOS QUÍMICOS APROXIMADOS DE PRÓTONS Tipo de Próton Alquila primária RCH3 Alquila secundária RCH2R Alquila terciária R3CH Alílico R2CCCH3 Cetona RCCH3 Benzílico ArCH3 Acetilênico RCCH Iodeto de alquila RCH2I Éter ROCH2R Álcool HOCH2R Deslocamento Químico δ ppm 0812 1215 1418 1619 2126 2225 2531 3133 3339 3340 Tipo de Próton Brometo de alquila RCH2Br Cloreto de alquila RCH2Cl Vinílico R2CCH2 Vinílico R2CCH Aromático ArH Aldeído RCH Hidroxila de álcool ROH Amino RNH2 Fenólico ArOH Carboxílico RCOH Deslocamento Químico δ ppm 3436 3638 4650 5257 6085 95105 0560a 1050a 4577a 1013a É dito que um sinal ocorre em campo baixo quando este se encontra mais à esquerda no espectro de RMN do que outro sinal É dito que um sinal ocorre em campo alto quando está mais a direita Isso se refere a força do campo magnético maior ou menor que é necessária para que os núcleos entrem em ressonância A presença de apenas dois sinais indica apenas dois ambientes de hidrogênio distintos TMS é um padrão interno que marca zero ppm Tetrametilsilano No extractable text image contains molecular structures of organic compounds with labeled atoms Com base nas informações anteriores em que faixa de ppm e quantos ambientes vocês esperariam encontrar os prótons H1 de aAcetona bEtanol C C C C C O H H H H H H O H H H H H H 21 26 ppm OH 05 60 ppm CH2 33 40 ppm CH3 08 12 ppm Deslocamentos químicos Átomos homotópicos e heterotópicos Uma maneira de decidir é substituir cada átomo de hidrogênio por outro átomo e depois usar o resultado da substituição para tomar a decisão Se a substituição dos hidrogênios por um átomo diferente dá o mesmo composto os hidrogênios são chamados de homotópicos Hidrogênios homotópicos têm ambientes idênticos e terão o mesmo deslocamento químico Diz se que eles têm deslocamento químico equivalente O etano consequentemente fornece apenas um sinal no seu espectro de RMN de 1H Deslocamentos químicos Átomos homotópicos e heterotópicos Se a substituição dos hidrogênios por um átomo diferente leva a compostos diferentes os hidrogênios são chamados de heterotópicos Átomos heterotópicos têm diferentes deslocamentos químicos e não têm deslocamento químico equivalente Deslocamentos químicos Átomos homotópicos e heterotópicos Veja E esses compostos Áreas por integração de sinais A área sob cada sinal em um espectro de RMN de H1 é proporcional ao número de átomos de H que produzem esse sinal Que valores de integração razão de nºs inteiros vocês esperariam para os sinais no espectro de próton da 3metil2butanona O Que valores de integração razão de nºs inteiros vocês esperariam para os sinais no espectro de próton da 3metil2butanona C C C C C O H H H H H H H H H H C1 C3 C2 C4 316 Acoplamento desdobramentomultiplicação do sinal O acoplamento é provocado pelo efeito magnético de átomos de H não equivalentes que estão a uma distância de 2 ou 3 lig dos H que produzem o sinal a importância do acoplamento é que ele é previsível e fornece informações específicas sobre a constituição da molécula em estudo Existe uma regra simples para prever o nº de picos esperados para o acoplamento vicinal do RMN de H1 Número de picos devido ao acoplamento vicinal n 1 em um sinal de RMN de H1 Onde n é o número de átomos de H vicinais que não são equivalentes àqueles que produzem o sinal 112tricloetano Um triplet Desdobramento por dois hidrogênios em um carbono adjacente Um dupleto Desdobramento por um hidrogênio em um carbono adjacente TMS Valendo a nota da aula Esboce um espectro e RMN de próton H1 previsto para o etanol mostrando os sinais nas faixas esperadas de deslocamento químico e com o número adequado de picos para cada sinal OBS os átomos de H ligados a O e N não costumam mostrar acoplamento exibindo apenas um pico largo Como interpretar o espectro e RMN de próton Elucidação de estruturas de compostos desconhecidos Etapas 1 Contamos o nº de sinais para determinar a quantidade de ambientes 2 Usamos as tabelas ou gráficos de deslocamentos químicos para correlacionar os deslocamentos com ambientes estruturais possíveis 3 Determinamos as áreas relativas de cada sinal como indicação do número relativo de prótons que produzem cada sinal 4 Interpretamos o padrão de desdobramento de cada sinal para esboçar os possíveis fragmentos moleculares 5 Juntamos os fragmentos para fazer uma molécula de forma que ela seja consistente com os dados coletados Vamos interpretar o espectro de RMN de H1 abaixo Δ 34 Δ 18 Δ 11 Tripleto Tripleto Sexteto Br H2 C H2 C CH3 Átomo eletronegativo Sinal em campo mais baixo a b c Sinal em campo mais alto n2 Tripleto n2 Tripleto n5 Sexteto Que composto com fórmula molecular C3H6Cl2 é consistente com o espectro e RMN de H1 mostrado abaixo Que composto com fórmula molecular C3H6Cl2 é consistente com o espectro e RMN de H1 mostrado abaixo C3H6Cl2 H C C C H Cl Cl H H H H 3 ambientes H C C C H H Cl H H H Cl 2 ambientes Que composto com fórmula molecular C3H7I é consistente com o espectro e RMN de H1 mostrado abaixo Que composto com fórmula molecular C2H4Cl2 é consistente com o espectro e RMN de H1 mostrado abaixo