Para cada uma das moléculas abaixo, assinale, com a mesma letra, prótons quimicamente equivalentes e, com letras diferentes, prótons que não são quimicamente equivalentes. Decida, também, quantos sinais haverá no espectro de RMN de H para cada uma dessas moléculas.
Ex:
3 tipos de prótons com diferentes
vizinhanças químicas
3 sinais em diferentes valores
de deslocamento químico
Os prótons a são quimicamente equivalentes
Os prótons b são químicamente equivalentes
Os prótons a, b e c são distintos. Não são quimicamente equivalentes
1b)
| 3 tipos de prótons com diferentes | |
|
|
vizinhanças químicas |
|
|
3 sinais em diferentes valores |
| de deslocamento químico |
Os prótons b são químicamente equivalentes
Os prótons a, b e c são distintos. Não são quimicamente equivalentes
1b)
Passo 1
O enunciado pede para identificar prótons quimicamente equivalentes na molécula dada (SMILES: ) e dizer quantos sinais aparecerão no espectro de RMN de
. A molécula é o n‑butano, cuja conectividade é
Passo 2
Vou numerar os carbonos para visualizar a simetria:
com grupos
Perceba que a molécula tem um plano de simetria (ou centro de simetria na conformação média) que troca
com
e
com
. Isso é a chave para identificar equivalências.
Passo 3
O que significa “prótons quimicamente equivalentes”? Significa que dois prótons estão em ambientes químicos indistinguíveis: qualquer operação de simetria que leva a molécula sobre si mesma também leva um próton para o outro; na prática, dão o mesmo deslocamento químico no RMN. Além disso, rotações simples da molécula (rápidas na escala do RMN) tornam prótons dentro de um mesmo grupo
equivalentes entre si.
Passo 4
Aplique a ideia ao n‑butano:
- Os dois grupos
terminais ( e ) são equivalentes entre si por simetria: trocar com deixa a molécula indistinguível. Dentro de cada , as três hidrogênios são equivalentes entre si (rotação rápida em torno da ligação C–C). Logo todos os hidrogênios dos dois são do mesmo tipo químico. - Os dois grupos
centrais ( e ) são equivalentes entre si por simetria: trocar com deixa a molécula indistinguível. Dentro de cada , os dois hidrogênios são equivalentes na média conformacional (não há ambiente assimétrico que os torne diastereotópicos ao longo do tempo de RMN).
Passo 5
Agora marco com letras as classes de prótons conforme pedido. A convenção natural é:
Contagem dos prótons em cada tipo:
- Tipo
: todos os hidrogênios dos dois terminais, total prótons (duas vezes ). - Tipo
: todos os hidrogênios dos dois centrais, total prótons (duas vezes ).
Passo 6
Portanto, no espectro de RMN de
do n‑butano espera‑se observar
sinais distintos: um correspondendo aos prótons do tipo
(metilos) e outro aos prótons do tipo
(metilenos). (Aqui não foi pedido o acoplamento ou o deslocamento exato, apenas o número de sinais.)
Resposta
Prótons
: os hidrogênios dos dois
terminais (todos equivalentes); Prótons
: os hidrogênios dos dois
centrais (todos equivalentes).
Número de sinais no espectro de RMN :
.
Número de sinais no espectro de RMN