Medidas de coeficiente de difusión por rmn. Metodología, aspectos experimentales y fundamentos

Abstract

La presente Tesis Doctoral aborda uno de los campos en los que la RMN de alta resolución se ha introducido en los últimos años: el estudio del fenómeno de la difusión traslacional molecular en disolución y su importancia en el análisis de mezclas de compuestos, determinación de tamaños moleculares y en el estudio de una gran variedad de interacciones inter- e intra-moleculares. En la tesis se describe la puesta a punto de los experimentos de RMN diseñados para la determinación de coeficientes de difusión, se presenta una breve introducción al concepto de difusión molecular y de gradientes de campo magnético, se realiza un estudio detallado de las diferentes metodologías existentes para medir la difusión molecular y se detalla la parte experimental necesaria para adquirir y procesar los datos. Gran parte del trabajo se centra en el estudio de los factores experimentales que más afectan la precisión y la reproducibilidad de las medidas de difusión, concentrándonos sobretodo en las llamadas corrientes de convección. Se evalúa la realización de experimentos de difusión girando el tubo a velocidades apropiadas para minimizar estos efectos de convección y se hace un estudio comparativo con secuencias diseñadas específicamente para dicho fin. También se estudia la dependencia de ciertos factores experimentales (la temperatura, el disolvente, la concentración…) en las medidas de difusión, y se muestran algunas de las principales aplicaciones.

The present Doctoral thesis deals with one of the fields in which high resolution NMR has been introduced in recent years: the study of the phenomenon of molecular translational diffusion motion in dissolution and its importance in the analysis of mixtures of compounds, determination of molecular sizes and the study of a wide variety of inter- and intra-molecular interactions. The thesis describes the development of NMR experiments designed to determine diffusion coefficients, presents a detailed study of the different existing methodologies to measure the molecular diffusion and point out the experimental part necessary to acquire and process data. Much of the work focuses on the study of the experimental factors that most affect the precision and reproducibility, concentrating especially on convection currents. It is proposed the realization of diffusion experiments with the appropriate speeds to minimize these effects of convection and makes a comparative study with sequences designed specifically for this purpose. Finally, the dependence of certain experimental factors (temperature, solvent, concentration...) and some of the main applications was also presented.