Princípio da técnica FT em RMN 1) Mudança da orientação da magnetização, produzida por núcleos atômicos, através de um pulso curto de RF.

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1 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 B 1 e da duração do pulso.

2 Sequencia típica de uma experiência de RMN por FT

3 FID dos prótons do fenilacetato de etila (PhCH 2 CO 2 Et) a 300 MHz

4 Processamento do sinal em RMN por FT

5 Comparação entre RMN (onda contínua) e RMN (FT) Em RMN (onda contínua) a condição de ressonância = ( N /2 )B o (1-σ) é atingida uma frequência por vez varrendo o campo magnético B o. 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!!!

6 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!!!

7 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)

8 Espectros RMN de 13 C Para um determinado valor do campo magnético, a frequência de ressonância dos núcleos de 13 C é ~ 0,25 frequência de ressonância do próton. Sensibilidade ~ 3. Portanto, um espectro de 13 C 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 13 C são consideravelmente mais longos do que para prótons. Deslocamentos químicos de 13 C 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.

9 Espectro de RMN de 13 C do PhCH 2 COOEt sem e com desacoplamento de spin

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

11 (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 13 C com desacoplamento de prótons 13 C {1H}

12 Espectro de 13 C de 2-clorobutano, MeCHClCH 2 Me com desacoplamento de próton Espectro de 13 C de 2-clorobutano, MeCHClCH 2 Me sem desacoplamento de próton

13 Efeito da freqüência de desacoplamento (radiofreqüência B 2 ) numa experiência de desacoplamento homonuclear

14 Efeito do desacoplamento de spin homonuclear num sistema simples como R 2 CH- CHR 2

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17 Intensidades e população em espectros de RMN Espectro normal de 1 H ou 13 C Espectro com desacoplamento

18 Efeito Overhauser e intensificação espectral em experiências com desacoplamento de spin População dos níveis no equilíbrio N 1 = 1 + N 2 N 3 = 1 N 4 = 1 - População dos níveis com desacoplamento N 1 = 1 + /2 N 2 = 1 - /2; N 3 = 1 + /2 N 4 = 1 - /2 População dos níveis após relaxação N 1 = /2 N 2 = 1 - /2; N 3 = 1 + /2 N 4 = /2

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22 Representação de uma experiência NOE diferencial: diferença entre o espectro obtido com ν 2 fora da largura espectral com aquele obtido com ν 2 centrado na ressonância de um determinado próton

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

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

25 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: t 1, tempo de evolução, e t 2, tempo de aquisição do espectro, e duas transformadas de Fourier. O resultado é um gráfico de duas freqüências correspondentes aos tempos t 1 e t 2.

26 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.

27 Princípios básicos de RMN em 2D Os espectros de 2D são obtidos coletando dados sobre as escalas de tempo t 1 e t 2. Sequencia típica para uma experiencia COSY (correlation spectroscopy) de prótons

28 COSY de CH 3 -CHCl-CH 2 -CH 3 : 2 pulsos de 90º separados por t 1 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.

29 3 4 2

30 H 2 H 4 H 3 H 3 3 H 2 H

31 H 6 H 8 H 2 H 4 H 7 H 3 H 3 3 H 6 H 2 H 8 H 4 H

32 H 1 H 6 H 8 H 2 H 4 H 7 H 3 H 3 3 H 6 H 2 H 8 H 4 H H 1 1 5

33 H 5 H 1 H 6 H H 2 8 H 4 H 7 H 3 H 6 H 2 H 8 H 4 H 7 H H 1 H

34 H H H 11 H 9 H H 6 H H 2 8 H 4 H 7 H 3 H 11 H 9 H 10 H 6 H 2 H 8 H 4 H 7 H 3 H 1 H

35 Espectro COSY de Mentol 4 1 H 3 C H 3 C 13 H 10 H 7 6 H HO H 9 H 2 H 11 H H 5 8 H H 12 CH 3 3

36 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 13 C numa dimensão e de 1 H na outra dimensão. Exemplo do 2-clorobutano 3) Núcleos que aparecem com picos correlacionados são vizinhos diretos. MeCHClCH 2 Me

37 N N HETCOR relacionando C e H H C H C (2H) 8 8 (2H) 6

38 NOESY H4 H3 H5 OMe

39 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).