Interpretar espectros de resonancia magnética nuclear (RMN) de 1H, 13C, DEPT y 2D para determinar la estructura de moléculas orgánicas. Usar cuando se asigne la estructura de un compuesto desconocido, se verifique la pureza o identidad de un producto de síntesis, se interpreten experimentos de correlación 2D (COSY, HSQC, HMBC), o se identifiquen errores en datos espectrales informados.
Determinar la estructura de moléculas orgánicas a partir de datos de RMN de 1H, 13C, DEPT y 2D mediante el análisis sistemático de desplazamientos químicos, multiplicidades, constantes de acoplamiento y correlaciones de largo alcance.
Cuándo Usar
Asignar la estructura de un compuesto desconocido a partir de datos espectrales
Verificar la identidad o pureza de un producto sintetizado
Interpretar experimentos de correlación 2D (COSY, HSQC, HMBC, NOESY)
Distinguir entre estructuras propuestas cuando los datos de RMN 1H son ambiguos
Identificar contaminantes o subproductos en mezclas de reacción
Entradas
Requerido: Espectro de RMN 1H con desplazamientos químicos, integrales y multiplicidades
Requerido: Fórmula molecular o masa molecular del compuesto
Opcional: Espectro de RMN 13C con datos DEPT
: Datos de correlación 2D (COSY, HSQC, HMBC, NOESY/ROESY)
Skills relacionados
Opcional
Opcional: Disolvente de RMN utilizado (afecta los desplazamientos de referencia)
Procedimiento
Paso 1: Calcular el Grado de Insaturación
Antes de asignar señales individuales, determinar el número de dobles enlaces equivalentes (DBE) a partir de la fórmula molecular:
Fórmula DBE: DBE = (2C + 2 + N - H - X) / 2, donde C = carbonos, H = hidrógenos, N = nitrógenos, X = halógenos.
Interpretar el DBE: DBE = 0 implica compuesto completamente saturado; DBE = 1 implica un doble enlace o un anillo; DBE = 4 implica un anillo aromático (incluyendo 3 dobles enlaces del anillo).
Orientar la búsqueda de estructura: Un DBE alto (> 4) sugiere múltiples anillos o grupos carbonilo y dirige la interpretación posterior.
Esperado: Un valor DBE entero o semientero que limita el número de posibles estructuras.
En caso de fallo: Si la fórmula molecular es desconocida, estimar el DBE a partir de los desplazamientos de RMN 13C (señales > 100 ppm indican insaturaciones) y confirmar con datos de espectrometría de masas.
Paso 2: Asignar Señales de RMN 1H
Asignar sistemáticamente cada señal 1H a un entorno químico:
Verificar protones de referencia interna: El TMS (0 ppm) o el disolvente (CDCl3 a 7.26 ppm, DMSO-d6 a 2.50 ppm, D2O a 4.79 ppm) establece la referencia química.
Clasificar por región de desplazamiento:
0–3 ppm: protones alquílicos (CH3, CH2, CH)
3–5 ppm: protones junto a heteroátomos (O, N), alílicos o vinílicos terminales
5–7 ppm: protones olefínicos
6.5–8.5 ppm: protones aromáticos
8–13 ppm: aldehídos, ácidos carboxílicos, algunos NH/OH
Contar protones por integración: Normalizar las integrales al número de protones de cada señal.
Asignar multiplicidades: Aplicar la regla n+1 para protones acoplados. Las señales de dobles o triples anchos sugieren acoplamiento con NH o protones diastereotópicos.
Medir constantes de acoplamiento J: Las constantes J vecinales típicas son: trans-alqueno 12–18 Hz, cis-alqueno 6–12 Hz, aromáticos 6–9 Hz, geminales –10 a +3 Hz.
Esperado: Tabla de asignación 1H con desplazamiento, integral, multiplicidad y J para cada señal.
En caso de fallo: Si las señales están solapadas, usar experimentos 2D (COSY, TOCSY) para resolver el solapamiento. Si los protones intercambiables (OH, NH) son ambiguos, agitar con D2O o cambiar el disolvente a DMSO-d6.
Paso 3: Interpretar Datos de RMN 13C y DEPT
Identificar los tipos de carbono y sus entornos:
Clasificar señales 13C por desplazamiento:
0–50 ppm: carbonos sp3 alquílicos
50–90 ppm: carbonos sp3 junto a heteroátomos, alquínicos
100–160 ppm: carbonos olefínicos, aromáticos o heteroaromáticos
DEPT-135: CH y CH3 apuntan hacia arriba; CH2 apunta hacia abajo; C cuaternario ausente
DEPT-90: solo señales CH visibles
Contar carbonos cuaternarios: Restar señales DEPT del espectro 13C completo para identificar los C cuaternarios (incluyendo C aromáticos no protonados, C carbonílico).
Esperado: Lista completa de carbonos clasificados como C, CH, CH2 o CH3 con sus desplazamientos.
En caso de fallo: Si las señales 13C son menos que los carbonos esperados, algunos carbonos pueden ser equivalentes por simetría o estar solapados. Comparar con el número de protones para detectar simetrías.
Paso 4: Analizar Correlaciones 2D
Usar experimentos de correlación para conectar fragmentos de la estructura:
COSY (correlación 1H–1H): Identifica protones acoplados vecinalemente. Cada punto de cruce conecta dos protones en átomos adyacentes.
HSQC (correlación 1H–13C de un enlace): Empareja cada señal 1H con su carbono directamente unido. Usar para resolver solapamientos 1H usando la dimensión 13C.
HMBC (correlación 1H–13C de dos a tres enlaces): Conecta protones con carbonos a 2–3 enlaces de distancia. Crucial para definir conectividad a través de heteroátomos y carbonos cuaternarios.
NOESY/ROESY (correlación 1H–1H en espacio): Indica proximidad espacial (< 5 Å). Usar para asignación estereoquímica y conformacional.
## Tabla de Correlaciones 2D
| Protón (δ 1H) | COSY con | HSQC (δ 13C) | HMBC con 13C | Asignación |
|--------------|----------|--------------|--------------|------------|
| [despl.] | [H adj.] | [C directo] | [C distante] | [grupo] |
Esperado: Tabla de conectividad que conecta todos los fragmentos moleculares en una estructura completa.
En caso de fallo: Si las correlaciones HMBC son ambiguas (puntos de cruce débiles o ausentes a través de 4 enlaces), orientarse principalmente en los datos COSY e HSQC y proponer estructuras parciales.
Paso 5: Proponer y Verificar la Estructura
Ensamblar los fragmentos en una estructura completa y verificarla:
Combinar fragmentos: Usar las correlaciones COSY para construir cadenas de protones continuos; usar HMBC para conectar fragmentos a través de carbonos cuaternarios o heteroátomos.
Verificar el ajuste del DBE: Confirmar que la estructura propuesta tiene el DBE calculado.
Verificar los desplazamientos: Comprobar que todos los desplazamientos 1H y 13C son consistentes con los valores predichos por los programas de predicción de RMN (por ej., ChemDraw, ACD/CNMR) o con tablas de referencia publicadas.
Considerar estructuras alternativas: Si el DBE permite isómeros, descartar sistemáticamente las alternativas usando el conjunto completo de datos 2D.
Informe final: Documentar la estructura con todas las asignaciones de señal, la tabla de correlaciones y los valores calculados frente a los observados.
Esperado: Estructura molecular uívoca con todas las señales de RMN asignadas y consistentes con los datos espectrales.
En caso de fallo: Si persiste la ambigüedad estructural, adquirir datos adicionales (NOESY para estereoquímica, espectro en otro disolvente para señales ocultas) o recurrir a datos de espectrometría de masas de alta resolución para confirmar la fórmula molecular.
Validación
El DBE calculado es consistente con las insaturaciones observadas en el espectro
La suma de integrales 1H coincide con el número total de protones de la fórmula molecular
Todos los carbonos 13C están asignados y clasificados por DEPT
Las correlaciones HMBC clave explican la conectividad a través de cada fragmento
Los desplazamientos químicos predichos para la estructura propuesta coinciden con los observados (± 0.5 ppm para 1H, ± 5 ppm para 13C)
No existen señales sin asignar en ningún espectro
La estereoquímica (si es relevante) está respaldada por datos NOESY o constantes de acoplamiento
Errores Comunes
Ignorar el DBE: Empezar la asignación sin calcular el grado de insaturación conduce a propuestas de estructura que no son consistentes con la fórmula molecular.
Confundir multiplicidades: Un quintuplete puede confundirse con un multiplete. Medir siempre las constantes de acoplamiento J para confirmar la multiplicidad.
Pasar por alto protones intercambiables: Los protones OH, NH y COOH pueden desaparecer, desplazarse o ensancharse según el disolvente y la temperatura.
Sobraintrepretar correlaciones HMBC débiles: Los acoplamientos a 4 enlaces y los artefactos a larga distancia pueden aparecer como puntos de cruce HMBC. Usar solo correlaciones intensas para la asignación primaria.
Olvidar los efectos del disolvente: Los desplazamientos de referencia varían según el disolvente. DMSO-d6 desplaza los protones aromáticos y carbonilos de manera diferente a CDCl3.
Confundir DEPT-135 con DEPT-90: Un CH2 aparece negativo en DEPT-135 pero ausente en DEPT-90; un CH3 aparece positivo en ambos.
Habilidades Relacionadas
interpret-ir-spectrum — identificar grupos funcionales que restringen las posibles estructuras antes de la asignación de RMN
interpret-mass-spectrum — confirmar la fórmula molecular y detectar fragmentos clave
plan-spectroscopic-analysis — seleccionar la combinación óptima de experimentos espectroscópicos para la elucidación estructural