Editando Espectros de RMN com o Software MestReNova: U m...

Rev. Virtual Quim. |Vol 9| |No. 6| |2650-2672| 2650

Artigo

Editando Espectros de RMN com o Software MestReNova: Um

Guia Prático

Forezi, L. S. M.;a,

* Castelo-Branco, F. S.b

Rev. Virtual Quim., 2017, 9 (6), 2650-2672. Data de publicação na Web: 13 de novembro de 2017

http://rvq.sbq.org.br

Editing NMR Spectra with MestReNova Software: A Practical Guide

Abstract: The Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is a technique that has many applications in

chemistry, biochemistry and medical sciences. Within the chemistry, the NMR spectra allow elucidation

and characterization from small molecules of synthetic or natural origin, to macromolecules and their

interactions with ligands. However, in many cases, the edition of the spectra is restricted to proprietary

software of workstations that are part of the NMR system, being performed by the operator of the

equipment, which undoubtedly can delay the performance of new analyzes, as well as generate spectra

that lacks some of the information that the user needs. Thus, independent editing by the users through

spectral editing software, which can be installed on their personal computers, is highly useful, which can

streamline the process, as well as allowing the user to extract all the relevant information of the

spectrum. Thus, this manuscript describes a practical guide to editing 1H NMR, COSY,

13C / APT, HSQC

and HMBC NMR spectra from FID files through MestReNova 6.0 software, which is one of the most used

in the world for this purpose. In addition to being intuitive and easy to operate, it offers a large variety

of tools that can help students, professors and researchers in their NMR analysis.

Keywords: Spectroscopic techniques; 1H-RMN,

13C-APT-RMN; HSQC; HMBC; FID.

Resumo

A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é uma técnica que apresenta inúmeras aplicações, seja na

química, bioquímica e ciências médicas. Dentro da química, os espectros de RMN possibilitam a

elucidação e caracterização desde pequenas moléculas de origem sintética ou natural, até

macromoléculas e suas interações com ligantes. No entanto, muitas vezes a edição dos espectros fica

restrita à softwares proprietários exclusivos das estações de trabalho integrantes do sistema de RMN,

sendo realizadas pelo próprio operador do equipamento, o que, sem dúvidas, pode atrasar a realização

de novas análises, bem como não gerar espectros com todas as informações que o usuário necessita.

Assim, a edição independente por parte do próprio usuário através de software de edição de espectros,

que podem ser instalados em seu próprio computador, se mostra altamente útil, podendo agilizar o

processo, além de permitir que o usuário extraia todas as informações que julgar pertinentes do

espectro. Desta forma, este manuscrito descreve um guia prático de edições de espectros de RMN de 1H, COSY,

13C/APT, HSQC e HMBC, a partir de arquivos FID, através do software MestReNova 6.0, que é

um dos mais usados no mundo para este propósito e que, além de ser intuitivo e de fácil operação,

apresenta inúmeras ferramentas que podem ajudar a alunos, professores e pesquisadores em suas

análises por RMN.

Palavras-chave: Técnicas espectroscópcas; 1H-RMN,

13C-APT-RMN; HSQC; HMBC; FID.

* Universidade Federal Fluminense, Departamento de Química Orgânica, Campus do Valonguinho, CEP 24020-150,

Niterói-RJ, Brasil.

[email protected]

DOI: 10.21577/1984-6835.20170155

http://rvq.sbq.org.br/

mailto:[email protected]

http://dx.doi.org/10.21577/1984-6835.20170155

Volume 9, Número 6

Revista Virtual de Química

ISSN 1984-6835

Novembro-Dezembro 2017

2651 Rev. Virtual Quim. |Vol 9| |No. 6| |2650-2672|

Editando Espectros de RMN com o Software MestReNova: um

Guia Prático

Luana S. M. Forezi,a,

* Frederico S. Castelo-Brancob,

* a Universidade Federal Fluminense, Departamento de Química Orgânica, Campus do

Valonguinho, CEP 24020-150, Niterói-RJ, Brasil.

b

Fundação Oswaldo Cruz – Fiocruz, Instituto de Tecnologia em Fármacos – Farmanguinhos,

Departamento de Síntese de Fármacos, Laboratório de Síntese 1, Manguinhos, 21041-250, Rio

de Janeiro-RJ, Brasil.

* [email protected]

Recebido em 6 de novembro de 2017. Aceito para publicação em 12 de novembro de 2017

1. Introdução

2. Guia do Software MestreNova®

2.1. RMN de Hidrogênio (1H)

2.2. Espectroscopia de Correlação (COSY)

2.3. RMN de Carbono 13 (13

C)/APT

2.4. Espectroscopia Heteronuclear de Coerência de Quantum Simples (HSQC)

2.5. Espectroscopia hereronuclear de correlação entre múltiplas ligações (HMBC)

1. Introdução

A espectroscopia de Ressonância

Magnética Nuclear (RMN) é uma técnica

poderosa e versátil, largamente empregada

na solução de problemas químicos, físicos e

biológicos. Suas aplicações incluem: a

caracterização de substâncias orgânicas de

origem sintética ou natural, bem como a

determinação de sua estrutura

tridimensional, a localização dos sítios ativos

de biomoléculas ou de moléculas adsorvidas

na superfície de catalisadores e a

interpretação de seus respectivos

mecanismos de ação, entre muitas outras.1,2

A RMN passou por uma verdadeira revolução

nos últimos anos.

Com o advento da informática, a partir

dos anos 2000, a edição dos espectros de

RMN foi popularizada e tornou-se uma

ferramenta fundamental e indispensável para

a elucidação e apresentação dos espectros de

RMN nas teses, dissertações e publicações

científicas a partir de softwares executáveis

em computadores domésticos, não sendo

mais restritos as estações de trabalhos

anexas aos equipamentos de RMN.

Os aparelhos atuais de RMN utilizam a

técnica pulsada, na qual um campo

magnético é aplicado aos núcleos analisados,

através de pulsos de radiação de

radiofrequência, o que os excita. Ao voltar ao

estado fundamental, estes núcleos irradiam

energia, a qual é detectada. A soma da

energia irradiada por todos o núcleos é então

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Forezi, L. S. M.; Castelo-Branco, F. S.


somada, gerando o decaimento de indução

livre (FID, do inglês Free Induction Decay).3

Desta forma, os softwares de edição de

espectros de RMN fazem o processamento

dos arquivos contendo o FID e, após a

transformada de Fourier (FT, do inglês

Fourier Transform) é gerado o espectro tal

qual conhecemos, e a edição poderá ser

realizada.

Assim, este artigo consiste em um guia

prático para utilização do software

MestReNova® versão 6.0 (2009) de edição de

espectros de RMN, visando a correta

utilização de suas ferramentas por

estudantes, professores e pesquisadores.

Este Software é amplamente usado em todo

mundo, sendo o mais conhecido e um dos

mais completos para este propósito, além de

ser intuitivo e de fácil operação.4 Assim, o

usuário poderá fazer a edição de seus

espectros de forma autônoma e

independente, visualizando com mais

detalhes as regiões de interesse do espectro,

bem como apresentar as informações da

forma mais pertinente, além de contar com

todas as facilidades que o programa oferece.

2. Guia do Software MestReNova®

2.1. RMN de Hidrogênio (1H)

2.1.1. Abrir um FID

Para abrir um determinado FID, com o

MestreNova já aberto, segue-se os seguintes

passos:

- Clique em File Open Busque a

pasta que contém o FID da amostra a ser

analisar, dê um duplo clique no arquivo FID.

Se o arquivo estiver zipado, basta dar um

duplo click sobre ele.

(*) Mesmo que o FID esteja compactado

em arquivo zip, este também pode ser

arrastado até a janela já aberta e soltado.

Assim, aparecerá imediatamente o espectro.

- Aparecerá o espectro:

arrastar até essa janela



Quando as páginas que estão do lado esquerdo da janela não estiverem visíveis, basta clicar

em View Pages .

2.1.2. Corrigir a linha base

Em alguns casos, ao abrir o espectro, a

linha base encontra-se desalinhada. Este

problema pede ser facilmente solucionado

através da opção baseline correction, através

do modo automático, bastando clicar neste

botão.



2.1.3. Referenciar o espectro

- Antes de iniciar a edição do espectro

deve-se fazer a referência dos sinais. Esta

poderá ser feita pelo tetrametilsilano (TMS),

comumente usado em RMN como a

referência do zero ppm, ou, na falta deste,

poderá ser referenciado o solvente utilizado.

- Clique no botão TMS e direcione o

cursor para o pico a ser referenciado e clique

sobre ele (o cursor estará com uma linha

vermelha vertical).

- Ao clicar aparecerá a seguinte imagem:



Caso o sinal escolhido seja o do próprio

TMS, após clicar em OK, este já ficará

referenciado como zero. Caso a análise não

tenha sido feita com a adição de TMS, poderá

ser referenciado o solvente usado, conforme

explicado abaixo:

- Clique em TMS, escolha o pico do

solvente usado e clique sobre ele;

- Clique em solventes e selecione o

solvente usado na análise OK.



2.1.4. Expandir o espectro

- Para expandir uma determinada região

do espectro, basta clicar no botão de lupa

e com o mouse, segurando o botão

esquerdo, selecionar a área desejada e soltar

o botão.

- Para retornar ao modo de visualização

total do espectro, clique no botão Full

Spectrum .

(*) Para criar uma expansão adicional na

mesma folha do espectro, clique em

Expansion e selecione a região que

deseja expandir (vide imagem abaixo). Para

apagá-la basta selecionar a expansão e

deletar.

(**) Esses ícones estão localizados na

parte superior da janela conforme mostrado

na Figura abaixo:

2.1.5. Ajustar as fases

Após a expansão do espectro, podemos

ver com detalhes a forma dos sinais

apresentados. Em alguns casos, as fases

destes encontram-se desajustadas, tornando-

os distorcidos. Desta forma, será necessário

realizar o ajuste de fases. Este processo

poderá ser feito de forma automática,

clicando no botão Automatic Phase

Correction , porém, muitas vezes o resultado

ainda não é satisfatório. Por isso, a correção

manual poderá ser realizada. Para selecionar

o ajuste manual, clique em Manual

Correction na seta para baixo ao lado do

ícone do Automatic Phase Correction . Uma

caixa irá abrir e clicando com o botão

esquerdo e arrastando para cima e para

baixo, no local indicado, é corrigida a fase 0 e

com o botão esquerdo corrige-se a fase 1.





2.1.6. Proceder a integração

(*) Recomendável que se expanda a

região para facilitar a integração dos sinais.

Integração manual

- Clique no botão Integration e

selecione manual. Direcione o mouse até a

extremidade esquerda da base do sinal e

pressione o botão esquerdo do mouse e

arraste-o até a extremidade direita do

mesmo sinal e solte.

- A referência do programa para a

primeira integral é 1,0 e todas as outras serão

feitas com base nela. Para modificá-la dê um

clique com o botão direito em cima do

marcador da integral (cor verde), click em

Edit integral e digite o valor novo na caixa

normalized . Veja nas figuras abaixo o

enunciado.



- Para apagar uma determinada integral

clique em Integration e Delete

Manually . Direcione o cursor para o sinal

contendo a integral a ser apagada e selecione

a região pressionando o botão esquerdo e

arrastando-o até a extremidade direita e

solte.

- Para apagar todas as integrais clique em

Integration e Delete All .

- Para que a curva de integral não apareça

no espectro clique com o botão direito

Properties Integrals e desmarque

Curve OK. Na mesma janela se pode

mudar a cor da integral e o

tamanho/cor/fonte do valor da integral

(aparece na parte inferior do espectro abaixo

de cada sinal).

2.1.7. Atribuir os deslocamentos químicos



- Se desejar atribuir os valores em um pico

de cada vez clique em Peak Picking

Peak by peak . Clicar sobre cada pico e o

deslocamento aparecerá na parte superior.

Se desejar atribuir os deslocamentos de uma

única vez clique em Peak Picking

Manual Threshold . Com o botão esquerdo

pressionado, arraste o cursor até passar com

a linha horizontal vermelha por todos os

sinais desejados e solte. Esta é a opção mais

prática e que apresenta os melhores

resultados.

- Para aumentar ou diminuir as casas

decimais dos valores dos deslocamentos

químicos clique no espectro com o botão

direito Properties Peaks

Decimals .

2.1.8. Editar a intensidade dos picos

-Para aumentar ou diminuir a altura dos

picos, clique no ícone ou .

Também se pode utilizar a roda (scroll) do

mouse para frente (para aumentar a

intensidade) e para trás (para diminuir a

intensidade).

2.1.9. Mudar a aparência do espectro

- Clique no espectro com o botão direito

Properties . Lá se pode modificar as

cores do espectro, tamanho e fonte das

scales , integrals e peaks .

- Para retirar o quadriculado do espectro

clique em Properties Scales Grid

desmarque as caixas show horizontal e

show vertical OK.

(*) Show frame pode deixar marcado,

pois é a borda do espectro.

2.1.10. Melhorar a resolução e a

qualidade do espectro

Muitas vezes, dada a resolução do

espectrômetro de RMN, os sinais têm

multiplicidade difícil de se determinar. Em

alguns casos, as técnicas de processamento

do MestreNova podem melhorar a resolução

dos sinais, auxiliando a sua atribuição.

Uma das técnicas é a apodização, que

pode ser aplicada por diferentes métodos.

Para selecioná-la, basta clicar em

Apodization e, em seguida, selecionar um

dos diferentes métodos. De forma geral, o

método sine bell costuma apresentar bons

resultados e, após aplicação, necessita de

reajuste na intensidade do sinal.

No exemplo a seguir, após a apodização,

pode-se notar a multiplicidade de forma mais

fácil do que antes da técnica, quando o sinal,

que é um tripleto de dupletos, poderia ser

confundido com um quarteto.



Uma outra forma de melhorar a qualidade

do espectro é a suavização dos sinais. Para

tal, basta selecionar a opção smoothing .

Diversas são as opções e intensidades de

suavização, porém, o método Satizsky-Golay

costuma apresentar os melhores resultados.



2.1.11. Determinar a constante de

acoplamento (J) e análise de multipletos

- Para se medir a constante de

acoplamento clique em Multiplets Analysis

Manual . Direcione o cursor para o sinal

desejado e selecione a região pressionando o

botão esquerdo e arrastando-o até a

extremidade direita e solte. Faça o mesmo

processo para todos os sinais que deseja

determinar a constante de acoplamento J .

Na parte superior de cada sinal aparecerá

uma pequena caixa com o valor do

deslocamento químico do sinal e sua

multiplicidade.



- Após esse passo clique em Multiplets

Analysis report . Os valores dos J

aparecerão para cada sinal, em texto colado

no próprio espectro. Os valores de J já são

apresentados em Hz. No report da análise de

multipletos também é reportada a frequência

do aparelho utilizado na análise, o número de

hidrogênios, os valores dos deslocamentos

químicos, bem como a multiplicidade de cada

sinal, além de discriminar o solvente

empregado na análise.

Uma opção ainda mais útil é a de poder

copiar o texto da análise de multipletos e

colá-lo diretamente em um documento, tal

como um relatório, artigo ou tese. Para tal,

basta fazer a análise de multipletos para

todos os sinais e em seguida clicar em



Multiplets Analysis copy . O texto com

todas as informações do espectro poderá ser

colado onde o usuário desejar.

2.1.12. Retirar o texto do espectro

- Para retirar a caixa de texto com as

informações da análise, clique com o botão

direito Properties Spectrum

clique em Common e desmarque a caixa

title OK. A caixa fica localizada no canto

superior esquerdo.

2.1.13. Simular um espectro teórico

- Desenhe a estrutura desejada no

ChemDraw copie e cole-a em uma nova

página do MestreNova selecione a

estrutura e clique em Molecule Predict 1H Spectrum .

Em Prediction Options pode-se mudar

diversos parêmetros de predição, tal como a

frequência do aparelho simulado (300 MHz,

500 Mhz etc.) e o solvente.

Vale ressaltar que o espectro simulado

poderá ser editado da mesma forma que um

espectro experimental (real).



(*) Para criar uma nova página em branco

clique em Edit Create new page .

Também pode-se usar o atalho ctrl+M .

2.1.14. Colar o espectro

Para colar um espectro no Word,

PowerPoint etc, clique uma vez no espectro

com o botão direito, copie e em seguida cole

no lugar de destino.

2.1.15. Adicionar figuras e estruturas ao

espectro

- Para adicionar figuras ou estruturas ao

espectro basta copiar e colar no espectro.

(*) Recomenda-se copiar o espectro do

MestreNova e colar o mesmo no arquivo

Word desejado e em seguida anexar a

estrutura sobre a imagem em uma caixa de

texto.

2.2. Espectroscopia de Correlação (COSY)

2.2.1. Abrir um FID de COSY


pasta que contém o FID que deseja analisar,

dê um duplo clique no arquivo FID. Se o

arquivo estiver zipado, basta dar um duplo

click sobre ele.

(*) Repare que a pasta é a cosy.fid e não 1H.fid.

(**) Se o FID estiver zipada também pode-

se arrastar até a janela já aberta e soltar.

Assim aparecerá imediatamente o espectro

COSY.

- O espectro COSY aparecerá da seguinte

forma:



- Clique em Processing Symmetrize

COSY . O espectro aparecerá de forma

simétrica, entretanto sem os espectros de 1H

na horizontal e vertical.

- Para adicionar os espectros na horizontal

e na vertical do COSY, clique em

Show traces Setup .

- Ao clicar em setup aparecerá a seguinte tela:

A 1H.Fid precisa estar aberta



- Selecione o FID do hidrogênio na caixa

Available 1D Spectra e de OK para

Horizontal Trace e Vertical Trace

OK.

(*) A 1H.Fid precisa estar aberta.

- A forma do espectro está representado a

seguir:

2.3. RMN de Carbono 13 (13

C)/APT

As técnicas de processamento e edição

aplicadas ao RMN de 1H, poderão ser

também utilizadas no RMN de 13

C,

respeitando-se as particularidades da análise

deste núcleo. Abaixo são listados alguns

procedimentos básicos.

2.3.1. Abrir um FID



dê um duplo clique no arquivo FID. Se o


click sobre ele.

(*) Repare que a pasta é a APT.fid ou

13C.Fid.




13C ou 13C/APT.



2.3.2. Referenciar o espectro

- Antes de iniciar a edição do espectro

deve-se referenciar o solvente utilizado

clicando no botão TMS , assim como na

edição do espectro de RMN de 1H. Direcione

o cursor para o pico a ser referenciado e

clique sobre ele (o cursor estará com uma

linha vermelha vertical).

-Click em solventes e selecione o

solvente usado na análise OK.

2.3.3. Atribuir os deslocamentos químicos

- Se desejar atribuir os valores em um pico

de cada vez clique em Peak Picking

Peak by peak . Clicar sobre cada pico e o

deslocamento aparecerá na parte superior.

Se desejar atribuir os deslocamentos de uma

única vez clique em Peak Picking

Manual Threshold . Com o botão esquerdo

pressionado, arraste o cursor até passar com

a linha horizontal vermelha por todos os

sinais desejados e solte.



2.3.4. Simular um espectro teórico

- Desenhe no ChemDraw copie a

estrutura e cole em uma nova pagina do

MestreNova selecione a estrutura e clique

em Molecule Predict 13

C Spectrum .

2.4. Espectroscopia Heteronuclear de

Coerência de Quantum Simples (HSQC)

Esta técnica correlaciona dois espectros

com núcleos distintos, tal como 1H e

13C,

conforme mostrado no exemplo a seguir.

2.4.1. Abrir um FID de HSQC



dê um duplo clique no arquivo fid. Se o


click sobre ele.

(*)Repare que a pasta é a HSQC.fid.




do HSQC.


e na vertical do HSQC, clique em

Show traces Setup Selecione o

FID do hidrogênio na caixa Available 1D

Spectra e de OK para Horizontal Trace

e selecione o FID do carbono na caixa

Available 1D Spectra e de OK Vertical

Trace OK.

(*) As 1H.Fid e 13C.Fid (ou APT.Fid)

precisam estar abertas.

- A forma do espectro de HSQC está

representada a seguir:



2.5. Espectroscopia hereronuclear de

correlação entre múltiplas ligações (HMBC)

Nesta técnica de correlação heteronuclear

bidimensional, os núcleos de 1H e

13C podem

ser correlacionados em distâncias de até 4

ligações.

2.5.1. Abrir um FID de HMBC



dê um duplo clique no arquivo fid. Se o


click sobre ele.

(*) Repare que a pasta é a HMBC.fid.

(**) Se o FID estiver zipado também pode-



do HMBC.


e na vertical do HMBC, clique em Show

traces Setup Selecione o FID do

hidrogênio na caixa Available 1D Spectra e

de OK para Horizontal Trace e

selecione o FID do carbono na caixa

Available 1D Spectra e de OK Vertical

Trace OK.

(*) As 1H.Fid e 13C.Fid (ou APT.Fid)

precisam estar abertas.

- A forma do espectro está representada a

seguir:

Expansão


Referências Bibliográficas

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[CrossRef]

http://dx.doi.org/10.5935/0100-4042.20150139

http://dx.doi.org/10.1021/ja906709t

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