ESPECTROSCOPIA INFRARROJA

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Los enlaces triples carbono-carbono en los alquinos son más fuertes y rígidos que los enlaces sencillos o dobles carbono-carbono y absorben la luz infrarroja a frecuencias más altas. Los alquinos terminales por lo regular dan señales de estiramiento del triple enlace pronunciadas de intensidad moderada, Sin embargo, la absorción de estiramiento triple enlace de un alquino interno puede ser débil o estar ausente debido a la simetría del enlace triple disustituido con un momento dipolar muy pequeño o de cero.

ABSORCIONES CARACTERISTICAS DE ALCOHOLES Y AMINAS

Los enlaces O-H de los alcoholes y los enlaces N-H de las aminas son fuertes y rígidos. Las frecuencias de vibración de los enlaces O-H y N-H ocurren por tanto a frecuencias más altas que las de la mayoría de los enceles C-H. Los enlaces O-H de los alcoholes absorben en una gran variedad de frecuencia. Las moléculas de los alcoholes están involucradas en enlaces por puente de hidrógeno, con diferentes reordenamientos a cada instante. Las frecuencias del estiramiento O-H reflejan esta diversidad de reordenamientos por los enlaces por puente de hidrógeno, lo que resuelta en absorciones muy anchas.

Como los alcoholes, las aminas participan en el enlace por puente de hidrógeno que puede ampliar las absorciones del N-H. Sin embargo, con las aminas la absorción es un poco más débil y puede hacer una o más bandas sobrepuestas en la absorción del estiramiento N-H.

ABSORCIONES CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPUESTOS CARBONÍLICOS

Debido a que tiene un miento dipolar grande, el enlace doble C=O produce absorciones infrarrojas intensas de estiramiento. Los grupos carbonilo absorben frecuencias dependiendo del grupo funcional específico y del resto de la molécula. Por esta razón, la espectroscopia infrarroja con frecuencia es el mejor método para detectar e identificar el tipo de grupo carbonilo en un compuesto infrarrojo.

ABSORCIONES CARACTERÍSTICAS DE LOS ENLACES C-N

Las absorciones infrarrojas de los enlaces carbono- nitrógeno son similares a las de los enlaces carbono-carbono, excepto que los enlaces carbono- nitrógeno son más polares y dan absorciones más intensas. Por tanto, el estiramiento del enlace sencillo C-N rara vez es útil para la determinación de la estructura.

Los enlaces dobles carbono- nitrógeno absorben en la misma región que los enlaces dobles carbono-carbono, sin embargo, el doble enlace carbono – nitrógeno da origen a absorciones más intensas debido a su momento dipolar mayor. El estiramiento del doble enlace carbono – nitrógeno con frecuencia se parece en intensidad a la absorción de un grupo carbonilo.

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Tabla 1 Resumen de las frecuencias de estiramiento IR

FORTALEZAS Y LIMITACIONES DE LA ESPECTROSCOPIA INFRARROJA

El aspecto más útil de la espectroscopia infrarroja es la habilidad para identificar los grupos funcionales. Sin embargo, el IR no ofrece mucha información acerca del esqueleto de carbono o de los grupos alquilo en el compuesto. Estos aspectos de la estructura son más fáciles de determinar por medio de la RMN. La espectroscopia infrarroja puede proveer la prueba contundente de que dos compuestos son iguales o distintos. Las bandas en la región de la huella digital dependen de las vibraciones complejas que involucran toda la molécula, y es muy poco probable que dos compuestos cualesquiera tengan de manera precisa el mismo espectro de infrarrojo.

El espectro infrarrojo es valioso en tres maneras:

- Indica los grupos funcionales en el compuesto.

- Muestra la ausencia de otros grupos funcionales que darían absorciones intensas si estuviesen presentes.

- Puede confirmar la identidad de un compuesto por medio de la comparación con una muestra conocida.

ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

Es la herramienta más poderosa que existe para la determinación de estructuras orgánicas. Al igual que en la espectroscopia infrarroja, en la RMN se utiliza una cantidad de muestra muy pequeña, y ésta no se daña. El espectro de RMN proporciona una gran cantidad de información acerca de la estructura del compuesto y pueden determinarse muchas estructuras usando sólo el espectro de RMN. Sin embargo, por lo regular se emplea la espectroscopia de RMN en conjunto con otras formas de espectroscopia y análisis químicos para determinar las estructuras de moléculas orgánicas complicadas.

Un núcleo con un número atómico impar o un número de masa impar tiene un espín nuclear que puede ser observado por medio del espectrómetro de RMN. Un protón es el núcleo más sencillo y su número atómico impar de 1 implica que tiene un espín. Cuando un protón que gira como una esfera rotatoria con carga positiva genera un campo magnético llamado momento magnético.

La mecánica cuántica requiere que el momento magnético del protón se alinee con el campo externo o contra el campo. Al estado de menos energía con el protón alineado con el campo se le llama estado de espín alfa. Al estado de mayor energía con el protón alineado contra el campo magnético externo se le llama estado de espín beta. En ausencia de un campo magnético externo, los momentos magnéticos de los protones, poseen orientaciones aleatorias. Cuando se aplica un campo magnético externo, cada protón en una muestra asume el estado beta o el estado alfa. Debido a que el estado de espín alfa es menor en energía, hay más espines alfa que espines beta.

Cuando se somete un núcleo a la combinación correcta de campo magnético y radiación electromagnética para que gire su espín, se dice que está “en resonancia “y su absorción de la energía se detecta por medio del espectrómetro de RMN. Éste es el orden del término “resonancia magnética nuclear”

Los protones reales en los compuestos orgánicos no están desprotegidos. Están rodeados por electrones que los protegen de manera parcial del campo magnético. Los electrones circulan y generan un campo magnético inducido pequeño que se opone al campo magnético aplicado externo.

En una molécula, la nube de electrones alrededor de cada núcleo actúa como una espira de alambre, rotando en respuesta al campo externo. Esta rotación inducida es una corriente circular cuyo campo magnético se opone al campo externo. El resultado es que el campo magnético