Desacoplamiento de resonancia magnética nuclear
# Desacoplamiento de resonancia magnética nuclear

El desacoplamiento de resonancia magnética nuclear (desacoplamiento de RMN para abreviar ) es un método especial utilizado en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) donde una muestra a analizar se irradia a una cierta frecuencia o rango de frecuencia para eliminar total o parcialmente el efecto de acoplamiento entre ciertos núcleos. El acoplamiento de RMN se refiere al efecto de los núcleos entre sí en los átomos dentro de un par de enlaces de distancia entre sí en las moléculas. Este efecto hace que las señales de RMN en un espectro se dividan en múltiples picos. El desacoplamiento total o parcial elimina la división de la señal entre los núcleos irradiados y otros núcleos, como los núcleos que se analizan en un cierto espectro. La espectroscopia de RMN y, en ocasiones, el desacoplamiento pueden ayudar a determinar las estructuras de los compuestos químicos.

## Explicación

La espectroscopia de RMN de una muestra produce un espectro de RMN, que es esencialmente un gráfico de la intensidad de la señal en el eje vertical frente al desplazamiento químico para un determinado isótopo en el eje horizontal. La intensidad de la señal depende del número de núcleos exactamente equivalentes en la muestra en ese cambio químico. Los espectros de RMN se toman para analizar un isótopo de núcleos a la vez. Solo ciertos tipos de isótopos de ciertos elementos aparecen en los espectros de RMN. Solo estos isótopos causan el acoplamiento de RMN. Los núcleos de átomos que tienen las mismas posiciones equivalentes dentro de una molécula tampoco se acoplan entre sí. La espectroscopía de RMN de $^1H$ (protón) y la espectroscopia de RMN de $^{13}C$ analizan los núcleos de $^1H$ y $^{13}C,$ respectivamente, y son los tipos más comunes (isótopos de analito más comunes que muestran señales) de la espectroscopia de RMN.

El desacoplamiento homonuclear es cuando los núcleos irradiados por radiofrecuencia (rf) son el mismo isótopo que los núcleos observados (analizados) en el espectro. El desacoplamiento heteronuclear es cuando los núcleos que se están irradiando son de un isótopo diferente al de los núcleos que se observan en el espectro. Para un isótopo dado, el rango completo para todos los núcleos de ese isótopo puede irradiarse en desacoplamiento de banda ancha, o solo se puede irradiar un rango de selección para ciertos núcleos de ese isótopo.

Prácticamente todos de origen natural de hidrógeno (H) los átomos tienen núcleos de $^1H,$ que se mostrarán en espectros de $^1H$ RMN. Estos núcleos de $^1H$ a menudo se acoplan con núcleos atómicos de $^1H$ cercanos no equivalentes dentro de la misma molécula. Los átomos de H están más comúnmente unidos a los átomos de carbono (C) en compuestos orgánicos. Alrededor del 99% de los átomos de $^{12}C$ que ocurren naturalmente tienen núcleos de C, que no se muestran en la espectroscopia de RMN ni se acoplan con otros núcleos que sí muestran señales. Aproximadamente el 1% de los átomos de C que ocurren naturalmente tienen núcleos de $^{13}C,$ que muestran señales en la espectroscopia de RMN de $^{13}C$ y se acoplan con otros núcleos activos, como $^1H.$ Dado que el porcentaje de $^{13}C$ es tan bajo en muestras de abundancia isotópica natural, los efectos de acoplamiento de $^{13}C$ en otros carbonos y en $^1H$ son por lo general despreciables, y para todos los propósitos prácticos la división de señales de $^1$ H debido al acoplamiento con la abundancia isotópica natural que produce el carbono No aparece en los espectros de $^1$ H NMR. Sin embargo, en la vida real, el efecto de acoplamiento de $^{13}C$ aparece en espectros desacoplados no $^{13}C$ de otros núcleos magnéticos, lo que causa señales de satélite.

De manera similar, para todos los propósitos prácticos, la división de la señal de $^{13}C$ debido al acoplamiento con los carbonos de abundancia isotópicos naturales cercanos es despreciable en los espectros de $^{13}C$ RMN. Sin embargo, prácticamente todo el hidrógeno unido a los átomos de carbono es $^1H$ en muestras de abundancia isotópica natural, incluidos los núcleos $^{13}C$ unidos a los átomos de H. En un espectro de $^{13}C$ sin desacoplamiento en absoluto, cada una de las señales de $^{13}C$ se divide de acuerdo con la cantidad de átomos de H a los que se encuentra el átomo de C. Con el fin de simplificar el espectro, la espectroscopía de RMN de $^{13}C$ se realiza con mayor frecuencia completamente desacoplada con protones, lo que significa que los núcleos de $^1$ H en la muestra se irradian ampliamente para desacoplarlos completamente de los núcleos de $^{13}$ C que se analizan. Este desacoplamiento completo de protones elimina todo acoplamiento con los átomos de H y, por lo tanto, se divide debido a los átomos de H en compuestos de abundancia isotópicos naturales. Dado que el acoplamiento entre otros carbonos en muestras de abundancia isotópica natural es despreciable, las señales en los espectros de $^{13}$ C desacoplados con protones completos en hidrocarburos y la mayoría de las señales de otros compuestos orgánicos son picos únicos. De esta manera, el número de conjuntos de átomos de carbono equivalentes en una estructura química se puede contar contando los picos singletes, que en los espectros de $^{13}$ C tienden a ser muy estrechos (delgados). Otra información sobre los átomos de carbono generalmente se puede determinar a partir del cambio químico, por ejemplo, si el átomo es parte de un grupo carbonilo o un anillo aromático, etc. Tal desacoplamiento de protones completo también puede ayudar a aumentar la intensidad de $^{13}$ señales de carbono.

También puede haber fuera de resonancia de desacoplamiento de $^1H$ de núcleos en $^{13}C$ espectroscopia de RMN de $^{13}C,$ donde más débiles de irradiación rf resultados en lo que puede ser pensado como el desacoplamiento parcial. En un espectro de tales desacoplado fuera de resonancia, solo átomos de $^1H$ unidos a un átomo de carbono se dividirán su señal de $^{13}C.$ La constante de acoplamiento, que indica una pequeña diferencia de frecuencia entre picos de señal dividida, sería más pequeña que en un espectro no desacoplado. Mirar el espectro de $^{13}C$ desacoplado por protones y sin resonancia de un compuesto puede mostrar cuántos hidrógenos están unidos a los átomos de carbono para ayudar a dilucidar la estructura química . Para la mayoría de los compuestos orgánicos, los carbonos unidos a 3 hidrógenos ( metilos ) aparecerían como cuartetos (señales de 4 picos), los carbonos unidos a 2 hidrógenos equivalentes aparecerían como tripletes (señales de 3 picos), los carbonos unidos a 1 hidrógeno serían dobletes ( Señales de 2 picos), y los carbonos no unidos directamente a ningún hidrógeno serían singletes (señales de 1 pico).

Otro método de desacoplamiento es el desacoplamiento específico de protones (también llamado banda selectiva o banda estrecha). En este caso, la banda de frecuencia $^1$ H "estrecha" seleccionada del impulso de RF de desacoplamiento (suave) cubre solo una parte determinada de todas las señales $^1H$ presentes en el espectro. Esto puede servir para dos propósitos:

* disminuir la energía depositada mediante el ajuste adicional de las formas de pulso de RF / mediante el uso de pulsos compuestos,
* dilucidar las conectividades de los núcleos de RMN (aplicable con desacoplamiento heteronuclear y homonuclear).

El punto 2 se puede lograr a través de desacoplamiento por ejemplo de una sola señal $^1H$ que entonces conduce al colapso del patrón de acoplamiento J de solo aquellos señales no desacoplado $^1H$ heteronuclear observado o que sea J acoplado a la señal $^1H$ irradiado. Otras partes del espectro no se ven afectadas. En otras palabras, este método de desacoplamiento específico es útil para las asignaciones de señales, que es un paso crucial para futuros análisis, por ejemplo, con el objetivo de resolver una estructura molecular. Tenga en cuenta que puede ser observado fenómenos más complejo cuando por ejemplo los desacoplados $^1H$ núcleos están intercambiando con $^1H$ núcleos no disociado en la muestra con el proceso de intercambio que tiene lugar en la escala de tiempo de RMN. Esto se explota, por ejemplo, con agentes de contraste de transferencia de saturación de intercambio químico (CEST) en espectroscopia de resonancia magnética in vivo.

