Aplicaciones de la RMN al Control de Calidad

 

La Universidad de Los Andes cuenta con un equipo de Resonancia Magnética Nuclear de 400 MHz, marca Bruker (Avance DRX-400). Con este equipo se puede cubrir una gran variedad de experimentos de alta resolución, desde los clásicos uni-dimensionales (1D) hasta los mas sofisticados bi-dimensionales (2D), que emplean detección indirecta. Dicho equipo está acoplado a un sistema CP/MAS, además de un dispositivo para experimentos a temperatura variable y una sonda para microanálisis. Los diferentes accesorios hacen que sea posible realizar análisis de muestras en estado sólido o líquido, y también estudios de determinación estructural de una gran variedad de productos naturales o sintéticos, tales como carbohidratos, lípidos, proteínas, metabolitos secundarios, aditivos de alimentos y perfumes, principios activos de medicamentos, catalizadores, polímeros, insecticidas y pesticidas, compuestos inorgánicos y derivados organometálicos. De igual manera se pueden hacer estudios físico-químicos y análisis de mezclas complejas de productos naturales, drogas, esencias, surfactantes, colorantes, pinturas, petróleo y sus derivados, etc.

Como parte del programa de análisis y control de calidad de medicamentos que se lleva a cabo en nuestro laboratorio, hemos decidido aprovechar al máximo la versatilidad de las diferentes técnicas de pulso confirmando, una vez más, que la combinación de varios experimentos uni- y bi-dimensionales de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), puede establecerse como un método eficaz, económico, rápido y confiable para la determinación cuantitativa y cualitativa de impurezas presentes en los principios activos, a diferencia de otros métodos tradicionales como HPLC, IR, UV, entre otros. La ventaja de usar la RMN radica en la capacidad de determinar los desplazamientos químicos, así como la relación molar, tanto de la muestra a ser analizada como de las trazas de impurezas que pudieran estar presentes en la misma, en concentraciones del orden de 10 ppm.

Uno de los principales problemas, a la hora de realizar el análisis de  los datos espectrales, es el solapamiento de señales de la muestra con impurezas. Esto puede solucionarse de distintas maneras, una podría ser a través del uso de diversas técnicas bidimensionales, lo cual permite visualizar las correlaciones entre carbono e hidrógeno y la otra alternativa que se propone es la variación del solvente, logrando así, un cambio en los desplazamientos químicos y la separación de las señales solapadas, lo cual facilita la resolución de las mismas, y por ende, su análisis.

Cualquiera de las dos alternativas propuestas es viable, aun cuando, los posibles contaminantes poseen relación de diasterómeros con la muestra, o incluso cuando son pares enantioméricos, en este último caso, lógicamente, la resolución de las señales se haría empleando reactivos de desplazamientos quirales.

Las facilidades de este equipo, entre otras, son:

Experimentos Unidimensionales (1D)

·         Espectros de H1:

Es posible realizar todos los experimentos convencionales y además se cuenta con Microprobe para experimentos con cantidades muy pequeñas de muestras. Es también posible la realización de experimentos de irradiación (Irradiación Selectiva, NOE Diferencial)

·         Experimentos con Reactivos de Desplazamiento.

·         Experimentos con Temperatura Variable

·         Espectros de C13:

Experimentos de Banda Ancha (BB).

Experimentos DEPT, APT, INEPT: para la discriminación de tipos de carbonos.

 

Experimentos Bidimensionales (2D)

·         Homonucleares:    Transferencia de magnetización entre dos sistemas de spin acoplados entre sí, H-H, con detección inversa:

·         COSY y DQF-COSY (Correlated Spectroscopy) y (Double Quantum Filtered Correlated Spectoscopy)

·         TOCSY: Experimento 2D para determinar correlaciones H/H a larga distancia (4, 5 enlaces)

·         NOESY: Experimento 2D para determinar el Efecto Nuclear Overhauser

·         ROESY: Experimento 2D para determinar el Efecto Nuclear Overhauser.

·         INADEQUATE: Experimento 2D para determinar correlaciones C/C (establecimiento de la conectividad C-C). 

·         Heteronucleares: Transferencia de magnetización entre dos sistemas de spin acoplados entre sí, directa o inversa, H-X

·         Detección directa:

·         HETCOR: Experimento 2D para determinar correlaciones  H/X (X: C, F, N, P, etc.).

·         COLOC: Experimento 2D para determinar correlaciones C/H a larga distancia (2, 3 enlaces).

·         con detección inversa:

·         HMQC: Experimento 2D para determinar correlaciones C/H a un enlace.

·         HMBC: Experimento 2D para determinar correlaciones C/H a larga distancia (2, 3 enlaces).

 

Aplicaciones de la RMN:

 

·       Elucidación de estructuras de compuestos orgánicos: sintéticos o naturales.

·       Análisis de mezclas naturales: aceites esenciales y extractos vegetales.

·       Estudio de complejos organometálicos.

·       Estudio de polímeros en fase sólida o líquida, a temperatura variable.

·       Estudio de diferentes núcleos en diferentes fases.

·       Control de Calidad de Medicamentos.

·       Estudio del petróleo y sus derivados.

 

SERVICIO a EMPRESAS y LABORATORIOS FARMACÉUTICOS