Te presento el espectro de 1H del ibuprofeno.
Ese analgésico que habrás tomado muchas veces, que tiene una fórmula molecular C13H18O2.
Espectro 1H-RMN del ibuprofeno.
Los espectros de 1H se caracterizan por una escala horizontal, denominada “desplazamiento químico”, que va comúnmente de 0 a 15 ppm (partes por millón; ¡¡¡ ya explicaremos que significa eso !!!).
En esa escala salen las señales de los diferentes hidrógenos del compuesto que se trate. Afortunadamente no salen todas juntas porque si no, la RMN no serviría para determinar estructuras.
Contemos y diferenciemos hidrógenos de la estructura. Para ello utilizaremos criterios de simetría y el concepto de que los enlaces sencillos C-C giran libremente como un molinillo. Lee lo siguiente con atención, aunque haya cosas que no entiendas muy bien todavía.
En cada uno de los grupos metilo (CH3), los tres hidrógenos tienen posiciones equivalentes por giro del enlace C-C, es decir, serían intercambiables entre sí sin afectar la integridad de la molécula. Por eso dan una única señal. Es como si los tres hidrógenos de cada grupo metilo vivieran en el mismo domicilio.
Pero, ¿son todos los metilos equivalentes? Hay dos que sí lo son entre sí: los del grupo (CH3)2C (isopropilo). Si los permutaras de sitio la molécula no cambia y, por ello, los seis hidrógenos dan una única señal.Pero esos grupos metilo, equivalentes entre sí, son diferentes del otro que está arriba, cercano al grupo carboxilo (COO).
Por consiguiente, hay dos grupos metilo cuyos seis hidrógenos “viven en el mismo domicilio” pero diferente del “domicilio” del otro grupo metilo y sus tres hidrógenos.
Hay un grupo CH2 único en la molécula cuyos hidrógenos son equivalentes entre sí. Ahí tenemos “otro domicilio”.
Grupos CH hay de dos tipos: Los que están en el anillo y los que están fuera. Estos últimos no son equivalentes y cada grupo CH fuera del anillo tiene “su propio domicilio”. De los del anillo podemos ver que, aunque son equivalentes por parejas, se parecen mucho. Viven “en dos domicilios” de dos hidrógenos cada uno, que son vecinos muy próximos.
Ya solo queda el hidrógeno del grupo OH que es completamente diferente a los demás.
¿Cuántos “domicilios” hemos averiguado?
1) El de los metilos equivalentes con seis hidrógenos.
2) El del metilo diferente con tres hidrógenos.
3) El del grupo CH2.
4) Los dos de los grupos CH de fuera del anillo, cada uno con un hidrógeno.
5) Los dos de las parejas de grupos CH del anillo, cada uno con dos hidrógenos.
6) El del grupo OH.
En total “ocho domicilios” diferentes, con diferente número de “habitantes” cada uno.
Echa un vistazo al espectro de nuevo y la escala horizontal.
Quiero que descubras siete señales a:
0.9 ppm
1.5 ppm
1.8 ppm
2.5 ppm
3.7 ppm
7.2 ppm
11.7 ppm
¿Las ves?
Espectro 1H-RMN del ibuprofeno.
Hay para cada señal una traza verde que calcula el área ("integral") de cada señal, cuyo valor está debajo de la traza del espectro.
Miremos el espectro de nuevo:
A 11.7 ppm tenemos una señal sencilla (“singlete”) cuya “integral” o área vale 1.0.
A 7.2 ppm tenemos otra señal (o conjunto de ellas como "multiplete") cuya área integrada es 4.
Después otra señal a 3.7 ppm, de aspecto complejo (“cuartete”), cuya área es 1.0.
A continuación una señal a 2.5 ppm de aspecto “doblete” cuya área es 2.
Por su parte, la señal complicada ("multiplete") a 1.8 ppm tiene un área de 1.0.
Hay otro “doblete” a 1.5 ppm con un área de 3.
Finalmente, un último doblete a 0.9 con un área de 6.
¿Intuyes por dónde van los tiros?
Cada señal es “un domicilio” cuya particularidad es que sale a un número de ppm diferente en la escala horizontal. Cada “domicilio” tiene un “desplazamiento químico” distinto. Y cada “domicilio” tiene un número de habitantes (hidrógenos) diferente que se traduce en un “área o integral” distinta.
Con esa idea en la cabeza, ¿te atreves a intentar asignar las señales a los hidrógenos de la estructura del ibuprofeno?Al menos algunas:
¿Recuerdas que preveíamos un “único domicilio” para dos grupos metilo (CH3)2 equivalentes con 6 hidrógenos? ¿Hay alguna señal que tenga un área de 6? Efectivamente, la que aparece como “doblete” a 0.9 ppm.
Hay otra señal, la de 1.5 ppm con una integral de 3 que debe ser el “domicilio” del otro grupo metilo (CH3). Esta señal también es un doblete.
La señal “doblete” a 2.5 ppm tiene una integral de 2 y podemos asignarle ese “domicilio” al grupo CH2.
Los grupos CH de fuera del anillo, cada uno con un hidrógeno, eran “domicilios” muy diferentes. ¿Qué señales integran para 1? Las de 1.8 ppm y 3.7 ppm.
Observamos además una señal de aspecto “raro” a 7.2 ppm que integra para 4 protones. ¿No preveíamos que los grupos CH del anillo eran “dos domicilios” muy próximos en el “vecindario”, cada uno con dos hidrógenos? Ahí los tenemos, en realidad uno a 7.1 ppm y el otro a 7.3 ppm.
Y, para terminar, “el bicho raro”, es decir, el OH que no tiene más remedio que ser la señal a 11.7 ppm, completamente diferente de la otras porque el hidrógeno está unido a oxígeno y no a carbono.
Ya has entendido el primer espectro de 1H, sobre todo a partir del área ocupada por cada señal ("integral"), que nos indica el número de protones que “habitan” en esa señal (“domicilio” o “desplazamiento químico”). Todavía nos queda entender la forma de las señales o su "multiplicidad".
El arte, y lo difícil, es hacerlo al revés: ver el espectro y deducir la estructura. Paso a paso…
