Resonancia magnética nuclear (II): Interpretación del espectro RMN

1. Absorción de energía por el núcleo
2. Interpretación del espectro RMN

Sobre estas líneas aparece un espectro de RMN de protones. Para interpretarlo (es decir, para identificar la molécula a la que corresponde) interesa fijarse en los siguientes parámetros:

• Número de señales, que es indicador del número de grupos de protones magnéticamente diferentes que tiene la molécula.
• Área bajo cada señal, que sirve para contar el número relativo de protones a los que representa.
• Multiplicidad de las señales, que informa en general del número de protones que tienen los grupos vecinos al que da la señal considerada..
• Constantes de acoplamiento, que relacionan unas señales con otras, permitiendo conocer qué grupos están enlazados entre sí.
• Desplazamiento químico, que informa sobre la naturaleza química del grupo que da la señal. Existen tablas para ello, como la que se muestra a continuación (un fragmento):

La tabla anterior permite conocer el desplazamiento químico de los protones de un grupo –CH₃ conociendo el resto al que está unido el carbono. En general, el valor del desplazamiento químico de los protones de determinado grupo resulta influido por su entorno químico. Las tablas recogen estas influencias.

Consideremos el espectro que abre este artículo. Por análisis elemental solo se sabe que la fórmula empírica de la molécula es C₁₁H₁₄O₂. Tratemos de identificarla.

El espectro presenta cinco señales, lo que indica que contiene cinco tipos de hidrógenos magnéticamente distintos (la señal más a la derecha es la del TMS (tetrametilsilano), que se suele añadir en pequeña cantidad a la muestra y cuya señal sirve de referencia de desplazamiento químico (se le asigna δ = 0).

La integral (medida de las áreas) de este espectro no está registrada en la imagen, pero sí están anotados sus valores, que nos permiten saber que la relación de áreas de las señales es 5:2:2:2:3. El hecho de que existan 5 protones equivalentes puede ser indicativo de la existencia de un grupo fenilo (es decir, un anillo aromático monosustituido, –C₆H₅). (Estrictamente hablando, los 5 protones de un grupo fenilo no son completamente equivalentes, pero tienen características químicas tan parecidas que, en general, dan una única señal todos juntos.).

La señal de tres protones (e) se puede suponer que corresponde a un metilo terminal (–CH₃); en principio su desplazamiento químico (0,9 ppm) no es desacorde con el que indican las tablas para estos grupos. Al aparecer como un triplete, la regla de n+1 sugiere que está conectado a un grupo –CH₂–, el cual probablemente esté representado por la señal d, ya que esta corresponde a dos protones y aparece como un cuadruplete. Las constantes de acoplamiento de ambas señales (J) coinciden exactamente, lo que indica que los grupos implicados están efectivamente acoplados y, por tanto, son vecinos. Se puede construir, pues, el fragmento –CH₂–CH₃ como posible integrante de esta molécula.

Nótese que la señal d no es un quintete, sextete o multiplete complejo. Eso quiere decir que solo está acoplada a la señal e. Por lo tanto, el grupo –CH₂– debe estar unido por su otro extremo a un grupo sin protones. La consulta de cualquier tabla de correlación que recoja la influencia de los grupos vecinos permite asegurar que el grupo que da la señal d está unido muy probablemente a un grupo –O–OC–. Esto amplía el fragmento a –O–OC–CH₂–CH₃.

Quedan por asignar dos señales de dos protones cada una (b y c, ambas tripletes). Casi con total seguridad los grupos implicados son vecinos porque las constantes de acoplamiento medidas en ambas señales (J’ ) coinciden exactamente. Se puede pensar inicialmente en un agrupamiento –CH₂–CH₂–. Como las dos señales son tripletes, eso implica que este fragmento no está unido a ningún otro que contenga protones. (Si así fuera, la multiplicidad de una de las señales o de las dos sería mayor.)

Con toda esta información se puede establecer la hipótesis de que la molécula es

Lo confirma el hecho de que (según se puede comprobar consultando alguna tabla de correlación) un grupo –CH₂– unido a un fenilo ha de tener un valor de desplazamiento químico en torno a 3 ppm (la señal c tiene δ = 2,8 ppm) y que un –CH₂– unido al grupo funcional –O– debe presentar un δ en torno a 4,5 ppm (4,4 ppm se miden para la señal b).

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1. Absorción de energía por el núcleo
2. Interpretación del espectro RMN

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