Forma de los multipletes en la RMN protónica de las morfolinas

Question

Recientemente he llevado a cabo una reacción de Buchwald-Hartwig para unir un grupo morfolin-4-ilo a un anillo aromático:

En la RMN de protones del producto (en columna), encontré los picos correspondientes a los protones de morfolina. El multiplete a 3,86 ppm procede de los protones próximos al oxígeno, y los protones próximos al nitrógeno dan lugar al multiplete a 3,04 ppm:

El espectro se obtuvo en un espectrómetro de 400 MHz y los valores de las "constantes de acoplamiento" se muestran en el segundo multiplete. (Son idénticos en el primero).

¿Por qué los picos tienen la estructura fina que tienen? Basándome en un análisis simplista (la "regla n+1"), yo esperaría un triplete 1:2:1 para estos dos picos.

En mi RMN cruda (precolumna) había un exceso de morfolina y esos picos tenían exactamente la misma estructura fina.

¿Tiene algo que ver con la conformación en silla del anillo de seis miembros y la diferenciación entre protones axiales y ecuatoriales?

Answer 1

Parece como si la RMN de la morfolina fuera un espectro AA′XX′ (la diferencia de desplazamiento químico es de 0,80 ppm, o 320 Hz en tu espectrómetro, dos órdenes de magnitud mayor que la constante de acoplamiento).

A diferencia de los sistemas lineales AA′XX′, en los que los enlaces pueden rotar, en la morfolina tienen una conformación muy fija.

En esta conformación fija, los protones se encuentran predominantemente en una disposición de tipo "gauche" debido a la forma de la silla, de ahí proviene la aparición del "triplete" en el espectro de RMN.

La imagen de abajo es de los apuntes de RMN de Hans Reich, y muestra algunos espectros de RMN simulados en función de la relación gauche/anti (ecuación de Karpus), solos con un espectro verdadero de cianomorfolina (que puedes ver que se parece básicamente a tu espectro de arriba).

Fuente: Hans Reich (wisc.edu)

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Como nota al margen. En TopSpin (que es lo que parece que utilizaste para procesar tus datos de RMN) puedes cambiar la función de ventana para utilizar una función gaussiana, para espectros fuertes (que parece que tienes), esto puede ayudar a obtener un poco más de resolución (a expensas de S:N- los picos en la línea de base desaparecerán) de tal manera que lo que parece un espectro amplio ligeramente desordenado en realidad da multipletes resueltos donde se pueden calcular los valores J.

En TopSpin, esto puede hacerse introduciendo la tecla wm seleccione "gaussiano" en la lista desplegable e introduzca los dos parámetros necesarios LB y GB (una opción decente para empezar es -2 y 0,2). Ahora aparecerá la FID modificada, que puede transformarse en Fourier mediante ft y se corrige automáticamente la fase mediante apk para obtener el espectro modificado. [Aún más corto es escribir secuencialmente los comandos lb -2 , gb 0.2 y gfp en la línea de comandos].

En MestreNova, se puede acceder a la interfaz de apodización desde el menú Procesamiento (o directamente con la tecla de acceso directo W ) y los parámetros pertinentes fijados de la misma manera.