Serveis Tècnics de Recerca

Ressonància Magnètica Nuclear (RMN)

L’espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear (RMN) és una de les tècniques espectroscòpiques més importants per l'elucidació d'estructures. La seva aplicació és relativament recent. L'any 1945 dos grups de físics treballant independentment (Purcell, Torrey i Pound a la Universitat de Harward i Bloch, Hansen i Packard a la de Stanford) varen observar per primer cop el fenomen de la RMN en sòlids i líquids. Aquest fenomen fou utilitzat per la resolució d'un problema químic al començament dels anys 50. Des de llavors, la seva importància ha anat creixent, fins que l'any 1991 el Premi Nobel de química fou atorgat a R.R. Ernst per la seva contribució al desenvolupament de les tècniques experimentals de RMN.

Sol·licitud de treball

Es recomana posar entre 10 i 15 mg de mostra en 0.66 mL de dissolvent deuterat per posar la mostra dins dels tubs de RMN.

Per tal de sol·licitar l'anàlisi d'una mostra per RMN, us heu de posar en contacte amb el personal responsable de l'equip.

Cal informar de la toxicitat, precaucions d’emmagatzematge i un cop entregat l’informe si no es ve a buscar la mostra al cap d’una setmana, després d’aquest termini el restant d’aquesta serà destruïda.

Característiques dels equips

RMN 300MHz (7.05T)

Model :
Bruker Ultrashield DPX300
Any :
2008
Sonda BBFO:
que permet observar 19F
Sonda extra QNI :
dedicada a 1H, 13C, 31P i 19F (inversa)
SampleXpress Lite :
robot de 16 posicions que permet l’entrada automàtica de mostres i l’execució dels diferents experiments de RMN

RMN 400MHz (9.4T)

Model:
Bruker Ultrashield ASCEND Nanobay
Any :
2014
Descriptor:
  • Sonda BBFO (que permet observar 19F)
  • Amb Capacitat per treballar a baixa temperatura amb N2L fins a -90ºC

RMN 400MHz (9.4T)

Model :
Bruker Ultrashield AVANCE III400
Any :
2008
Descriptor:
  • Sonda BBI (Broad Band Inversa)
  • Unitat de baixa temperatura que permet treballar directament a -40ºC

Com funciona?

El fonament físic de la espectroscòpia de RMN es troba en les propietats magnètiques del nucli atòmic. La interacció del moment magnètic d'un nucli amb un camp magnètic extern ocasiona un desdoblament dels nivells energètics. Es poden generar transicions entre aquests diferents estats i l'absorció d'energia es pot detectar i enregistrar com una línia espectral, anomenada senyal de ressonància. D'aquesta manera, es poden obtenir espectres de compostos que contenen àtoms els nuclis dels quals tenen moments magnètics diferents de zero. Entre aquests es troben el 1H, 19F, 14N i 15N i d'altres d'interès en química. El nucli de 12C, de gran importància en química orgànica, presenta massa atòmica i nombre atòmic parells i per tant no presenta moment magnètic. Així, els estudis de RMN de C es limiten a l'isòtop 13C, que presenta una abundància natural només del 1,1%.

D’un espectre de RMN en podem extreure tres dades bàsiques que ens han de servir per poder determinar l’estructura en dissolució de la nostra molècula:

  • 1. La posició del senyal (desplaçament químic,δ). Apareixen diferents senyals de ressonància pels diferents protons de la molècula perquè aquests protons tenen diferents entorns químics.
  • 2. No totes les línies son senzilles (singlets) sinó que algunes es desdoblen en doblets, triples, quadruplets o altres multiplicitats. Aquest desdoblament és degut a l’acoblament spin-spin. I ens dóna idea sobre el sistema d’acoblament.
  • 3. L'àrea sota un senyal està relacionada amb el nombre de H que donen lloc al senyal i es pot mesurar mitjançant integració. També cal tenir en compte que es poden fer espectres d’altres nuclis, com 13C, 31P, 15N, etc, i aplicar tècniques de correlació bidimensional, tècniques especials que permeten enregistrar espectres en dues dimensions de freqüència independents. En molts experiments un eix de freqüència conté desplaçaments químics i l'altre constants d'acoblament. Espectre NMR COSY

També poden contenir freqüències d'un sol nucli (homonuclears) o de nuclis diferents (heteronuclears). Aquest tipus d'experiments és important per l'anàlisi d'espectres complexos amb un gran solapament de senyals i permet l'estudi de sistemes tant complexos com els productes naturals, biopolímers, proteïnes o àcids nucleics.

Aplicacions / Casos pràctics

1. Determinació d'estructures

Les correlacions entre el desplaçament químic o l'acoblament spin-spin i l'estructura dels compostos formen la base de l'aplicació de la RMN a la determinació d'estructures de compostos desconeguts. Així, el desplaçament químic permet conèixer l'entorn químic en que es troba situat un nucli i la integració permet extreure conclusions relatives al nombre de nuclis presents. L'acoblament spin-spin permet definir les posicions relatives dels nuclis, donat que la magnitud de la interacció spin-spin (constant d'acoblament, J) depèn del nombre i tipus d'enllaços que separen els diferents nuclis.

2.Estudi de processos dinàmics. Estudi de reaccions reversibles ràpides.

Un altra aplicació de la espectroscòpia de RMN es deriva de l'observació de que l'espectre de RMN de molts compostos depèn de la temperatura. És a dir, la forma del senyal de RMN depèn de processos dinàmics i de la velocitat a que aquests processos tenen lloc. Per tant, la espectroscòpia de RMN es pot emprar per a l'estudi de reaccions reversibles ràpides que no es poden seguir amb els mètodes cinètics clàssics.

3. Estudi de mecanismes de reacció

A més, la espectroscòpia de RMN també és útil per a l'estudi de mecanismes de reacció en totes les branques de la química. En aquests experiments es fan servir isòtops de l'hidrogen, carboni o nitrogen ( 2H, 13C, 15N ) per al seguiment d'un àtom en particular durant la reacció d'interès

4. Interès en altres àrees científiques

En química orgànica i bioquímica, la espectroscòpia de RMN de 13C juga un paper fonamental, encara que el 19F, 15N i 31P també donen informació molt valuosa. En química inorgànica, és pot utilitzar un gran nombre de nuclis d'interès gràcies al ràpid desenvolupament de les tècniques experimentals. Atès que gairebé tots els elements de la taula periòdica contenen un isòtop estable amb moment magnètic, l'àrea d'utilització de la espectroscòpia de RMN és molt amplia, tot i que l'abundància natural de molt d'aquests isòtops és petita.

Més informació

L’adquisició d’aquest equipament ha estat subvencionat pel Ministerio de Ciencia e Innovación a través del projecte INNPLANTA INP-2011-0059-PCT-420000-ACT1 i cofinançat pel Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER) i el projecte europeu Starting Grant ERC-2011-StG-277801.
logo ministerio