1.1 Espectroscopía de Infrarrojo - OCW

1.2 Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear
La espectroscopia RMN se ha convertido en los últimos años en la técnica analítica más útil en
Química Orgánica. El fenómeno de la resonancia magnética nuclear se basa en el hecho de que
ciertos núcleos giran alrededor de su eje, es decir, poseen espín nuclear (I). El movimiento de giro
de estas especies cargadas, provoca que lleven asociados un campo magnético débil (momento
magnético), pudiendo considerarse como pequeños imanes.
El espín nuclear puede tener valores enteros o fracción de dos. Así, núcleos como 1 H, 19 F y 13 C
tienen valores de espín nuclear ½, el 14 N tiene 1, el 11 B tiene 3/2 y el 73 Ge tiene 9/2. Sin embargo,
otros núcleos como 12 C y 16 O tienen un valor cero de espín nuclear y, por tanto, son inactivos en
esta técnica. En Química Orgánica los más estudiados son el 1 H y el 13 C.
Si un núcleo con espín nuclear 1/2 se sitúa en un campo magnético externo puede adoptar dos
orientaciones diferentes, paralela o antiparalela respecto al campo aplicado, siendo la primera de
menor energía. La presencia exclusiva de estas dos orientaciones se debe a que los niveles de
energía implicados están cuantizados. De forma similar a la espectroscopia de infrarrojo, los
núcleos pueden excitarse al nivel de energía superior suministrando la radiación electromagnética
adecuada e inducir así la resonancia, fenómeno que supone simplemente invertir su orientación.
Cada isótopo activo en RMN absorbe radiación de frecuencia diferente en un campo magnético
constante. Este hecho hace que podamos estudiar cada uno de ellos de forma independiente.
Además, la diferencia de energía entre estos dos niveles es principalmente, función del núcleo que
se está irradiando y del campo magnético aplicado, siendo ésta mayor cuanto más intenso es el
campo magnético externo.
De lo expuesto hasta ahora podría deducirse que todos los núcleos idénticos presentes en una
molécula, por ejemplo todos los protones o todos los átomos de carbono 13, absorben energía a la
misma frecuencia. Sin embargo, este valor difiere ligeramente dependiendo del entorno de cada
núcleo en el seno de la molécula. La presencia de las nubes electrónicas que rodean a los núcleos
hacen que tras la aplicación de un campo magnético externo se cree un campo magnético pequeño
local que se opone al campo aplicado, por lo que el campo real o efectivo que experimenta un
núcleo es un poco menor:
H efectivo = H aplicado -H local
Se dice entonces que el núcleo está apantallado por la nube de electrones. Un entorno químico
diferente dará lugar a una densidad y distribución electrónica distinta y, por tanto, a un campo
magnético efectivo distinto lo que se traducirá en señales bien diferenciadas en el espectro para
cada tipo de protón o por cada tipo de carbono dentro de una molécula.
La posición exacta en el espectro de RMN a la que un determinado núcleo absorbe se llama
desplazamiento químico y se mide en partes por millón (ppm). Este valor es independiente de la
intensidad del campo magnético aplicado. Tanto en espectroscopia de RMN de protón como de
carbono los valores de desplazamiento químico están referidos al del tetrametilsilano (TMS) al que
se le ha asignado, arbitrariamente, un valor cero.
Además del desplazamiento químico de las señales otras características importantes de los espectros
de RMN, en especial de los de protón, que nos suministran una información muy valiosa son:
1) La intensidad de las señales (valor de integración).
2) El desdoblamiento de las señales (grado de acoplamiento).
a) Resonancia magnética nuclear de protón
Valores de desplazamiento químico en RMN de protón
Habitualmente, en un espectro de RMN de protón los desplazamientos químicos aparecen en el