SISTEMAS DE SPINS - coral.ufsm.brcoral.ufsm.br/quimica_organica/images/hnmr_sist_spin1.pdf · SISTEMAS DE SPINS Um sistema de spins consiste em um grupo de núcleos que interage entre

SISTEMAS DE SPINS

Um sistema de spins consiste em um grupo de núcleos que interage entre si (acoplam seus spins), porém, não interage com qualquer outro núcleo fora do seu sistema de spins. Não é necessário que todos os núcleos dentro de um sistema de spins estejam acoplados com todos os demais. Basta que exista uma sequência de acoplamentos. Grupo de núcleos: é um conjunto de núcleos com o mesmo deslocamento químico.

SISTEMAS DE SPINS

Grupos de núcleos de um sistema de spins são designados por letras do alfabeto: A) Grupo de núcleos afastados por um grande deslocamento

químico: -Usa-se letras afastadas do alfabeto. -Constitui os ESPECTROS DE PRIMEIRA ORDEM.

Espectros de Primeira ordem = Δδ/J 10 Hz B) Grupo de núcleos afastados por um pequeno

deslocamento químico: -Usa-se letras próximas do alfabeto. -Constitui os ESPECTROS DE SEGUNDA ORDEM.

Espectros de Segunda ordem = Δδ/J 10 Hz

Cl-CH2-CH2-OH

SISTEMA AMX

EFEITO DO CAMPO MAGNÉTICO SOBRE SISTEMAS DE SPINS

ACOPLAMENTO DE UM SISTEMA DE DOIS SPINS

SIMULAÇÃO DE UM ACOPLAMENTO DE DOIS SPINS

DISTORÇÃO PROGRESSIVA DE SINAIS

EQUIVALÊNCIA QUÍMICA

Hidrogênios Homotópicos: Quando permutáveis por um eixo de

simetria. São sempre Quim. Equiv.

HA and HA’ são Quim. Equiv.

HB e HB’ são Quim. Equiv.

Cl

NO2

HA'

HB'

HA

HB

Hidrogênios Enantiotópicos: Quando são permutáveis atrvés de

outras operações (plano ou centro) que não um eixo de simetria.

C C

Ha Me

Me

OHHb

PhC C

Ha Q

P

OHHb

Ph

Onde Q = P; Ha e Hb são enantiotópicos

Ph

Ha Hb

MeMe

HO

Ph

Ha Hb

PQ

HOHa e Hb serão Quim. Equiv. em meio AQUIRAL (Solventes Comuns)

Ph

Ha Hb

MeMe

OHH

HN

Ph

H Me

Ha e Hb serão NÃO Quim. Equiv. em meio QUIRAL

C C

X Me

Me

OHHb

Ph

+ X

- Ha

Hidrogênios Diastereotópicos: Hidrogênios geminais não

permutá-veis. São sempre Não Quim. Equiv.

C C

Ha Me

H

OHHb

PhC C

Ha Q

P

OHHb

Ph

Onde Q P; Ha e Hb são diastereotópicos

Ph

Ha Hb

HMe

HO

Ph

Ha Hb

PQ

HOHa e Hb serão NÃO Quim. Equiv. em qualquer meio

C C

X Me

H

OHHb

Ph +X

-Ha

Gera Diastereoisomeros

Hidrogênios Heterotópicos: Hidrogênios em carbonos diferentes que não são permutáveis. São sempre Não Quim. Equiv.

EQUIVALÊNCIA QUÍMICA

Núcleos serão quimicamente equivalentes quando podem ser interconvertidos por operações de simetria ou por um mecanismo de rotação rápida em torno de ligações: Elementos de simetria: -Eixo de simetria -Plano de simetria -Centro de simetria Rotação Rápida em torno de ligações: -Cadeias alquílicas -Interconversão de estruturas

X

Y

HA'

HB'

HA

HB

X

Y

W

HB'

HA

HB

X

Y

HA'

HB'

W

HB

W

-HA'

W

-HA

EIXO DE SIMETRIA

X

Y

HA'

HB'

HA

HB

180º

X

Y

HA

HB

HA'

HB'

PLANO DE SIMETRIA

CENTRO DE SIMETRIA

CO2H

HO2C H

H

H

H

H

H

H

H

X

Y

HA'

HB'

HA

HB

ROTAÇÃO RÁPIDA EM TORNO DE LIGAÇÕES

C C

H

H

H

HH

OH

OH

H H

HH

H

He

Ha

Ha

He

Rotação rápida emtorno de ligações

Interconversão de estruturas

k < 10-9 seg.: Ha = Hb

k > 10-9 seg.: Ha Hb

EQUIVLÊNCIA QUÍMICA - MAGNÉTICA

EQUIVALÊNCIA MAGNÉTICA Para que núcleos sejam magneticamente equivalentes é necessário que eles sejam quimicamente equivalentes: “a equiv. Química é um pré-requisito da equiv. Magnética, porém, nem todos os núcleos que são quimicamente equivalentes serão magneticamente equivalentes. Núcleos serão magneticamente equivalentes se eles acoplarem da mesma forma (mesma constante de acoplamento) com cada um dos demais núcleos do sistema de spins. Núcleos terão a mesma constante de acoplamento se suas distâncias e ângulos diedros, em relação aos demais núcleos do sistema de spins forem idênticos, então, os núcleos em questão, serão magneticamente equivalentes.

Cl

NO2

HA'

HB'

HA

HB

HA e HA' são Quim. Equiv. mas não Mag. Equiv.

HB e HB' são Quim. Equiv. mas não Magn. Equiv.

Fb

Fa

Hb

Ha

Fa

Ha

Fb

Hb

Fa

Ha

Hb

Fb

Ha e Hb são Quim. Equiv. mas não Magn. Equiv.

CHa Hb

FbFa

Ha e Hb são Magn. Equiv.

DUPLA RESSONÂNCIA OU DESACOPLAMENTO