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Princípio da técnica FT

em RMN

1) Mudança da

orientação da

magnetização,

produzida por núcleos

atômicos, através de

um pulso curto de RF.

2) O pulso resultante

contém a frequência

principal e uma banda

de frequências que

depende da amplitude

de B1 e da duração do

pulso.

Sequencia típica de uma experiência de RMN por FT

FID dos prótons do fenilacetato de etila (PhCH2CO2Et) a 300 MHz

Processamento do sinal em RMN por FT

Comparação entre RMN (onda contínua) e RMN (FT)

Em RMN (onda contínua) a condição de ressonância = (N/2)Bo(1-σ) é

atingida uma frequência por vez varrendo o campo magnético Bo.

De acordo com o

princípio de incerteza, é

necessário demorar 1 s

por Hz para determinar

a frequência com uma

precisão de 1 Hz.

Para varrer 15 ppm num espectro obtido a 300 MHz

seriam necessários 4500 s por varredura para ter uma

resolução (baixa) de 1 Hz!!!

Comparação entre RMN (onda contínua) e RMN (FT)

Para varrer 15 ppm num espectro obtido a 300 MHz

demora 1 s por varredura para ter uma resolução (baixa)

de 1 Hz!!!

Vantagens de FT sobre onda contínua em RMN

• Rapidez na obtenção do espectro – não há necessidade de varredura já que todas as frequências (do mesmo tipo de núcleo) são detectadas simultaneamente.

• Possibilidade de aquisições múltiplas para aumentar a relação sinal/ruído (S/N).

• Possibilidade de manipulação dos spins (magnetização) através de sequencia de pulsos e tempos de retardo que permite obter maiores informações (RMN 2D)

Espectros RMN de 13C

• Para um determinado valor do campo magnético, a frequência de ressonância dos núcleos de 13C é ~ 0,25frequência de ressonância do próton.

• Sensibilidade ~ 3. Portanto, um espectro de 13C em abundancia natural será ~ 0,011(13C/H)3, ou 0,000175, menos intenso do que o espectro de RMN de prótons.

• Tempos de relaxação para 13C são consideravelmente mais longos do que para prótons.

• Deslocamentos químicos de 13C são muito maiores: de 0 a 220 ppm.

• Acoplamentos entre o spin do carbono e o spin dos prótons ligados ao carbono podem ser consideráveis.

Espectro de RMN de 13C do PhCH2COOEt sem e com desacoplamento de spin

Princípio básico de desacoplamento de spin: saturar a transição do núcleo responsável pelo acoplamento

(a) Representação da experiência padrão em RMN-FT: pulso de excitação para girar a magnetização e aquisição do FID.

(b)Experiência de ressonância dupla: Representação da experiência de

RMN-FT de 13C com desacoplamento de prótons 13C {1H}

Espectro de 13C de 2-clorobutano, MeCHClCH2Me sem desacoplamento de próton

Espectro de 13C de 2-clorobutano, MeCHClCH2Me com desacoplamento de próton

Efeito da freqüência de desacoplamento (radiofreqüência B2) numa experiência de desacoplamento homonuclear

Efeito do desacoplamento de spin homonuclear num sistema simples como R2CH-CHR´2

Intensidades e população em espectros de RMN

Espectro normal de 1H ou 13C Espectro com desacoplamento

População dos níveis no equilíbrio N1 = 1 + N2 N3 = 1 N4 = 1 - População dos níveis com desacoplamento N1 = 1 + /2

N2 = 1 - /2; N3 = 1 + /2

N4 = 1 - /2

População dos níveis após relaxação N1 = 1 + + /2

N2 = 1 - /2; N3 = 1 + /2

N4 = 1 - - /2

Efeito Overhauser e intensificação espectral em experiências com desacoplamento de spin

Representação de uma experiência NOE diferencial: diferença entre o espectro obtido com ν2 fora da largura espectral com aquele obtido com ν2 centrado na ressonância de um determinado próton

Espectroscopia NOE diferencial: teste para verificar a vizinhança de núcleos pela intensificação dos sinais usando desacoplamento de baixa intensidade

Um exemplo de espectro diferencial de NOE: A) espectro normal de 1H; B) espectro obtido irradiando com a frequência em próton c; C) espectro B-A

Princípios básicos de RMN em 2D: uma técnica

essencial para espectros mais complicados

a) RMN em 1D: aquisição do espectro é realizada imediatamente

após a excitação pelo pulso de radiofreqüência. Espectro

resultante é I vs .

b) Experiências mais sofisticadas (DEPT, INEPT, etc) também são

experiências 1D, mas há um período de preparação da

magnetização. Espectro resultante ainda fornece I vs .

c) Em RMN em 2D, entre o tempo de preparação e a aquisição do

sinal, introduzimos um período de evolução e mixagem da

magnetização. O tempo deste período intermediário é variável e o

conjunto de espectros obtidos refletem dois tempos: t1, tempo de

evolução, e t2, tempo de aquisição do espectro, e duas

transformadas de Fourier. O resultado é um gráfico de duas

freqüências correspondentes aos tempos t1 e t2.

Princípios básicos de RMN em 2D

RMN em 2D permite obter diretamente informações estruturais tais

como conectividade e proximidade de maneira mais eficiente e

sem ambigüidades.

Princípios básicos de RMN em 2D

Os espectros de 2D são obtidos coletando dados sobre as escalas

de tempo t1 e t2 .

Sequencia típica para uma

experiencia COSY

(correlation spectroscopy)

de prótons

COSY de CH3-CHCl-CH2-CH3: 2 pulsos de 90º separados por t1

a)Carbono 1 está conectado com H 1 que por sua vez está conectado com H 3;

b)Carbono 2 está conectado com H 2 que por sua vez está conectado com H 4;

c)Carbono 3 está conectado com H 3 que por sua vez está conectado com H

1,4;

d)Carbono 4 está conectado com H 4 que por sua vez está conectado com H

2,3.

3

2

4

H3 H2 H4

H3

H

2

H4

3

2

4

7

6

8

H6

H

8

H7

H3 H2 H4

H3

H

2

H4

3

2

4

H7 H8 H6

7

6

8

1

5

H6

H

8

H7

H3 H2 H4

H3

H

2

H4

3

2

4

H7 H8 H6

7

6

8

H1

H1

1

H6

H

8

H7

H

3

H2

H

4

H1

H

5

H5

H3 H2 H4 H7

H8 H6

H1

5

3

2

4

7

6

8

1

11

10

9

H10 H11 H9 H5

H3 H2 H4 H7

H8 H6

H1

H1

0

H11

H

9

H6

H

8

H7

H

3

H2

H

4

H1

H

5

5

3

2

4

7

6

8

1

11

10

9

Espectro COSY de Mentol

H

CH3

H

HO

H

H

H

H

H

H

H

H3C

H3C

H

1

2

34

5

6

7

8

9

10

11

12

13

HETCOR (correlação heteronuclear de deslocamento químicos)

1) Seqüência de pulsos transferindo polarização entre os núcleos

heteronucleares, e variação do tempo para refocalizar em fase a

magnetização dos núcleos polarizados.

2) Espectro de 13C numa dimensão e de 1H na outra dimensão. Exemplo

do 2-clorobutano

3) Núcleos que aparecem com picos correlacionados são vizinhos

diretos.

MeCHClCH2Me

HETCOR relacionando C e

H

N

N

H C H C

1 2 5 3

2 4 6 1

3 7 7 5

4 (2H) 8 8 (2H) 6

H3 H4

H5

OMe

NOESY

Alguns tópicos adicionais

• Efeitos dinâmicos em RMN: o que ocorre quando o núcleo

sob observação muda de posição na escala de tempo do

experimento de RMN e qual a informação que pode ser

obtida.

• RMN em sólidos:

a) anisotropia dos parâmetros de RMN;

b) a técnica de “magic angle spinning” (MAS).