Es recomendable poseer conocimientos previos de la técnica de RMN a nivel de licenciado en Química.

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1 Fundamentos y aplicaciones de RMN en Química Guía docente para el curso Curso: 1, Semestre: 1, Créditos: 4.0 Información básica Profesores - Manuel Iglesias Alonso miglesia@unizar.es - Esteban Urriolabeitia Arrondo esteban@unizar.es - Ricardo Castarlenas Chela rcastar@unizar.es - Francisco José Fernández Álvarez paco@unizar.es Recomendaciones para cursar esta asignatura Es recomendable poseer conocimientos previos de la técnica de RMN a nivel de licenciado en Química. Actividades y fechas clave de la asignatura Las fechas de las distintas sesiones, dentro del calendario académico, se comunicarán a los alumnos con antelación suficiente. Inicio Resultados de aprendizaje que definen la asignatura El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados... 3: Es capaz de relacionar los fundamentos físicos de la técnica de Resonancia Magnética Nuclear con la información que proporciona desde el punto de vista químico. Puede definir, seleccionar y cuantificar los parámetros que intervienen en los experimentos más importantes de RMN. Puede interpretar los resultados obtenidos en las distintas medidas y relacionarlos con la estructura de los compuestos.

2 Introducción Breve presentación de la asignatura En esta asignatura tiene como objetivo profundizar en el conocimiento de la técnica de RMN a nivel teórico y a nivel práctico. Para ello se hará una descriptiva completa del fundamento teórico de la misma, de los parámetros que intervienen en el diseño de los experimentos y de los aspectos tecnológicos que la convierten en una poderosa técnica de determinación estructural. A nivel práctico se pretende que los alumnos puedan obtener sus propios espectros de RMN e interpretarlos para relacionar los resultados obtenidos con la estructura de los compuestos estudiados. Contexto y competencias Sentido, contexto, relevancia y objetivos generales de la asignatura La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos: La Resonancia Magnética Nuclear es una herramienta básica de elucidación estructural y su dominio es imprescindible en cualquier laboratorio de síntesis química y determinación estructural. Su uso actualmente es generalizado, no sólo dentro de la investigación química sino también en otras disciplinas y sectores (medicina, bioquímica, alimentación, etc.). Esta es una técnica en continua evolución, motivada sobre todo por los avances tecnológicos que permiten disponer de imanes más potentes y con mayor capacidad de resolución. Este curso pretende profundizar en el conocimiento de la resonancia magnética nuclear comenzando desde los fundamentos básicos hasta alcanzar su dominio a nivel avanzado. Los alumnos deben conocer, en primer lugar, los fundamentos físicos de esta técnica basada en la interacción de un campo magnético con los núcleos atómicos. Deben conocer también las variables y parámetros que actúan durante los experimentos y las posibilidades que ofrecen los distintos tipos de experimentos que se pueden plantear para poder seleccionar los más adecuados en cada caso. Se pretende también que el alumno conozca los distintos componentes de un espectrómetro y pueda manejarlo por sí mismo, lo que le permitirá llevar a cabo de forma autónoma las distintas medidas. Finalmente, debe poder interpretar los resultados obtenidos. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación La técnica de RMN se estudia en la asignatura troncal Determinación Estructural de la Licenciatura en Química, pero el nivel de conocimiento que adquieren los licenciados es muchas veces insuficiente para abordar una labor de investigación. Por ello es necesario que, dentro del Máster Universitario en Investigación Química, se ofrezca una asignatura especializada donde consolidar y profundizar en el conocimiento de esta técnica para hacer que los alumnos puedan ser autónomos a la hora de diseñar, ejecutar e interpretar un experimento de RMN. Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para... 3: Planificar experimentos de RMN, seleccionando los parámetros adecuados. Interpretar los espectros y relacionarlos con la estructura de los compuestos. Ampliar conocimientos en esta técnica de manera autónoma. 4: Integrar conocimientos y formular juicios acerca de una determinada información concerniente a esta técnica.

3 Importancia de los resultados de aprendizaje que se obtienen en la asignatura: A nivel general, esta es una herramienta muy importante de elucidación estructural y su aplicación se extiende no sólo al ámbito de la química sino a otras disciplinas. En cualquier trabajo se síntesis química, orgánica o inorgánica, es muy probable que haya que utilizar esta técnica y en la bibiliografía científica aparecen muchas referencias a la misma, por lo que su dominio es muy importante. A nivel más particular, según el tema elegido para desarrollar el Trabajo de Fin de Máster, el uso de la técnica de RMN puede ser imprescindible, lo que hace necesario tener un conocimiento exhaustivo de la misma. Evaluación Actividades de evaluación El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion Evaluación continua de la asignatura: a) Examen con preguntas de tipo test multirespuesta acerca de la técnica y resolución de dos casos prácticos en los que, mediante la interpretación de datos procedentes de diferentes experimentos de RMN, el alumno determinará la estructura de una sustancia. Constituirá el 60 % de la calificación global de la asignatura. b) Realización de varios ejercicios prácticos de manejo del aparato de RMN, participación en las clases prácticas de resolución de espectros y realización de un trabajo final. Constituirá el 40 % de la calificación final. Los alumnos que no opten por la evaluación continua o no superen la asignatura por ese procedimiento podrán realizar una prueba global de evaluación, que supondrá el 100 % de la calificación, tanto en la primera como en la segunda convocatoria. También podrán realizar dicha prueba los alumnos que deseen mejorar su calificación en la primera convocatoria, manteniendo la mejor de las calificaciones obtenidas. Actividades y recursos Presentación metodológica general El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente: La asignatura tiene un enfoque eminentemente práctico y aplicado, pero sin dejar de lado los fundamentos teóricos ya que estos últimos son imprescindibles para comprender el funcionamento de la técnica RMN e interpretar los espectros para así determinar la estructura de los compuestos. Por ello se combinarán clases de exposición teórica de contenidos y de resolución de ejercicios e interpretación de espectros con clases prácticas de manejo de espectrómetro y registro de espectros. Actividades de aprendizaje programadas (Se incluye programa) El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos

4 comprende las siguientes actividades... Clases teóricas de exposición de contenidos y resolución de ejercicios en aula (2 créditos ECTS). Las sesiones presenciales tendrán una duración de 1 o 2 horas, se apoyarán con medios audiovisuales y tendrán un carácter participativo por parte de los alumnos. En estas clases se abordarán los siguientes temas: 1.- El espín nuclear, su comportamiento en un campo magnético, frecuencia de Larmor, poblaciones, energía de las transiciones, el fenómeno de la resonancia, la vuelta al equilibrio, la relajación T 1 y T 2, la FID, tratamiento matemático. 2.- Parámetros importantes: desplazamiento químico y acoplamiento escalar. Análisis de valores de desplazamiento químico para los núcleos más habituales: 1 H, 13 C, 15 N, 19 F, 29 Si, 31 P, 103 Rh, 119 Sn, 195 Pt. Análisis de valores de constantes de acoplamiento que implican 1 H (njxh), 13 C (njxc) y metales. 3.- Experimentos monodimensionales: secuencias de pulsos, parámetros relevantes, la secuencia pulso adquisición, experimentos de 1 H y 19 F. Secuencias con doble irradiación: experimentos de 13 C y 31 P. Secuencias multipulsos en dos o más canales: la secuencia APT, transferencia de polarización, secuencias SPI, DEPT, etc. 4.- El efecto NOE. Origen del NOE, diferencia entre NOE estacionario y transitorio, definición de tiempo de mezcla, el NOE cuando hay varios núcleos, velocidad de crecimiento de NOE y estimación de distancias, el efecto ROE, el spin lock. El efecto NOE heteronuclear. 5.- Generación de la segunda dimensión. Experimentos de correlación homonuclear mediante constantes de acoplamiento (COSY, TOCSY) o mediante efecto NOE (NOESY, ROESY). Utilización de gradientes. Experimentos de correlación heteronuclear a través de constantes de acoplamiento (HETCOR, HMQC, HSQC, HMBC) o mediante efecto NOE (HOESY). Experimentos de difusión (DOSY). Introducción a los experimentos con pulsos selectivos. Clases prácticas de manejo del espectrómetro (2 créditos ECTS). Estas sesiones tendrán una duración de 2 horas y en ellas los alumnos aprenderán las distintas partes del equipo instrumental (imán, sonda, consola, etc.) y su funcionamiento, con el objetivo de que puedan registrar espectros por sí mismos. Planificación y calendario Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos Las fechas de las distintas sesiones y de las pruebas a realizar se comunicarán a los alumnos con suficiente antelación. Bibliografía Modern NMR techniques for Chemistry research, A. E. Derome, Pergamon Press, Oxford Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy, H. Friebolin, 5 ed. Willey. Multinuclear NMR, M. J. Manson (Editor), Plenum Press, New York, Referencias bibliográficas de la bibliografía recomendada Derome, A.E.. Modern NMR techniques for Chemistry research. Pergamon Press Friebolin, Horst. Basic one- and two-dimensional NMR spectroscopy / Horst Friebolin. - 5th completely revised and enlarged ed. Weinheim [etc.] : VCH, cop. 2011

5 Multinuclear NMR / edited by Joan Mason. - [1st ed.] New York [etc.] : Plenum Press, cop. 1987