Ressonância Magnética Nuclear

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Material elaborado pelo 
Prof. Cláudio F. Tormena
Profa Anita J. Marsaioli
Responsável pela disciplina 
no 2 semestre 2009 
QO-424
Espectroscopia de Ressonância 
Magnética Nuclear e suas aplicações
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Ressonância Magnética Nuclear
Princípios Físicos Fundamentais.
O fenômeno da Ressonância.
Preparação da Amostra e Obtenção do Espectro de RMN de 1H.
Origem do Deslocamento Químico.
Acoplamento Spin-Spin.
Deslocamento Químico de 1H.
Espectro de RMN de 13C
Deslocamentos Químicos de 13C
Efeitos Eletrônicos.
Anisotropia. 
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Efeitos do Solvente
Acoplamento 1H-1H
Equivalência Química
Equivalência Magnética
Espectros de 1a e 2a Ordem.
Moléculas Rígidas.
Moléculas Flexíveis (Mudança conformacional).
Processos de Troca Química.
Acoplamentos com outros Núcleos.
Efeitos Isotópicos. 
Ressonância Magnética Nuclear
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Tópicos Avançados.
Espectroscopia Diferencial (“NOE”)
Acoplamento de 13C e 1H
Breves Noções sobre Técnicas Avançadas
Seqüência de Pulsos
Técnicas Bidimensionais (COSY e HSQC)
Ressonância Magnética Nuclear
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Bibliografia
D. L. Pavia, G. M. Lampman, G. S. Kriz, Introduction to 
Specxtroscopy. A guide for Studentes of Organic Chemistry, 2nd ed. 
Saunders; Orlando, 1996.
R. M. Silverstein, G. C. Bassler, T. C. Morrill, Spectrometric
Identification of Organic Compounds, 5th ed, John Wiley & Sons. 
New York, 1991. 
M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, Spectroscopy Methods in Organic
Chemistry, 5th, Thieme, New York, 1997.
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Dia/Mês Dia/Mês
20/08 22/10
27/08 29/10
03/09 05/11
10/09 12/11
17/09 19/11
24/09
01/10
26/11 
03/12
08/10 10/12 (2a Prova)
15/10 (1a Prova) 17/12 (exame)
Provas
Primeira prova peso 1
Segunda prova peso 2
Calendário das aulas
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Material disponível
fqo.iqm.unicamp.br
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Espectro eletromangético
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A RMN
A técnica mais empregada na elucidação estrutural 
de compostos em solução.
Pode-se trabalhar com todos os elementos da Tabela 
Periódica. Desde que os elementos (núcleos) tenham 
Spin ≠ 0 (I ≠ 0)
Spin está relacionado com o número de prótons e nêutrons 
do núcleo.
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Origem da RMN
Experimento de Stern e Gerlach
Expectativa clássica
Expectativa quântica
Campo magnético homogêneo
Fonte de átomos de Ag
Pólos
do imã
Bo
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Otto_Stern.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Walter_Gerlach.jpg
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W. Pauli (1924) sugeriu a existência de 
núcleos magnéticos (spin), comportando-
se como ínfimos micro-imãs.
Núcleo
B0
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Experimento de Rabi e Cohen (1934)
Radiofreqüência
Imã A
Imã C
Imã B
Bobina de 
radiofreqüência
4 MHz
Fonte de H2
Detector
Determinar a diferença de energia entre os dois possíveis estados de 
spin de um núcleo magnético.
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RMN em líquidos e sólidos
Edward Purcell
MIT
14 de Dezembro de 1945 
Parafina
Felix Bloch
Stanford
Janeiro de 1946
H2O
Prêmio Nobel
1952
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Sinal do Hidrogênio da H2O 
7.76 MHz 
Bloch, Hansen and Packard, 
Phys. Rev. 70, 474 (1946)
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RMN na Química
1950
Medidas mais refinadas em RMN foram realizadas.
W. Proctor e Fu Chun Yu (Stanford).
NH4NO3 Dois sinais para o núcleo de N.
ν = (γ/2π)B0
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ν = (γ/2π)B0(1- σ)
M. Packard - 1951
CH3CH2OH
Efeito atribuído aos elétrons em orbita ao redor dos 
núcleos de 1H.
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Primeiro equipamento Comercial - 1952
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RMN Moderna
Pulsos de radiofreqüência (RMN Pulsada)
Computador
Transformada de Fourier
Richard Ernst (1964)
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Espectro de RMN 1H da progesterona 0.011 M 
Premio Nobel (1992)
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FT
( )
∫
∫
∞
∞−
−=
∞
∞−
−=
νπνν
πνν
dtiFtf
dttitfF
)2exp()()(
)2exp()(
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A limitação na época era a intensidade do campo magnético, 
gerado por eletroimã.
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Supercondutores
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Um equipamento de RMN moderno
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Imã
Eletroímã 
4.2K
~2K
Material supercondutor
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26
27
28
Estações UNIX o LINUX
PC-Windows XP
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Aplicações
Química
Análise estrutural de compostos orgânicos e inorgânicos.
Solução e Estado sólido
Industria do Petróleo (catalisadores)
Polímeros
Estudos de Interações moleculares
Industria Farmacêutica
Controle de qualidade de fármacos 
Bioquímica
Estudos da estrutura (enovelamento) de proteínas e 
peptídeos em solução.
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Paul Lauterbur (1972)
Variação do Campo Magnético 
através do espaço.
Gradiente de Campo Magnético
Sir Peter Mansfield (1976)
Microscopia de RMN em sólido
Primeira imagem de um organismo humano vivo
RMN na Medicina
Os primeiros equipamentos começaram a ser usados na década de 1980. Em 
2002 havia aproximadamente 22 mil aparelhos em uso distribuídos por todo o 
mundo, e mais de 60 milhões de exames já foram realizados. 
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Aplicações da RMN
Diagnóstico por imagem
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Tomografia por RMN em FruticulturaTomografia por RMN em Fruticultura
ameixa kiwi
laranja manga
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Food-NMR: Controle de qualidade de vinhos, 
sucos, queijos, café, etc...
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Biologia Estrutural
Estudo de interação substrato-receptor, estruturas de 
membranas lipídicas, estruturas de proteínas. 
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Química
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9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
8,0 7,9 7,8 7,7 7,6 7,5 7,4 7,3 7,2 7,1 7,0
O
O
OH
O
Aspirina - Ácido acetilsalicílico