Química de Productos Naturales: generalidades de las técnica espectroscópica de ultravioleta-visible (UV-vis), ampliamente usada para la caracterización de metabolitos secundarios

1. Espectroscopía ultravioleta-visible
Dra. Haydelba D’ Armas, PhD
mayo de 2014

2. Utiliza la radiación del espectro electromagnético cuya
longitud de onda está comprendida entre los 100 y
los 800 nm (energía comprendida entre las 286 y 36
Kcal/mol) y su efecto sobre la materia orgánica, como
se indicó con anterioridad, es producir transiciones
electrónicas entre los orbitales atómicos y/o
moleculares de la sustancia. Es decir, transiciones
entre niveles electrónicos (electrones de valencia).

3. 100nm 200nm 400nm 800nm
ULTRA VIOLETA VISIBLE

4. Zonas del espectro electromagnético
UV lejano o de vacío λ < 200 nm
UV cercano λ: 200-400 nm
Visible λ: 400-800 nm

5. Estructuras electrónicas de moléculas insaturadas
(medida de la extensión de la conjugación)
Actualmente es la técnica espectroscópica menos utilizada en
Determinación Estructural _ Proporciona menos información
•Se obtienen Espectros Electrónicos:
Con radiaciones de λ en la zona del UV- Visible
se excitan electrones desde OM ocupados
(enlazantes o no enlazantes) a OM vacios (antienlazantes)
TRANSICIONES ELECTRÓNICAS
Dependen de la estructura de la molécula:
•Cuando solo hay enlaces σ :
Transiciones σ σ* (Alta Energia)

6. •Cuando hay enlaces múltiples (π) además de σ son posibles otras
transiciones (de menor energía que la σ σ *):
Transiciones σ π*
Transiciones π π*
Transiciones π σ *
•Cuando hay electrones no enlazantes (pares de e- no compartidos) se
pueden producir otros dos tipos de transiciones:
Transiciones n π *
Transiciones n σ *
Cuando en una molécula existen e- σ, π y n son posibles todas las
transiciones mencionadas pero algunas requieren alta energía (λ<
200nm) y caen en el UV lejano.

7. ORBITALES MOLECULARES

8. Únicamente, cuando existe conjugación, la λ necesaria para producir la
transición electrónica es mayor y cae dentro del rango típico del UV cercano.
Ejemplo:
Transición π ----- π *
Compuesto λ (nm)
H C2=CH2 165
H2C=CH-CH=CH2 217
H2C=CH-CH=CH-CH=CH2 258
H2C=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH2 290

9. MODOS DE EXCITACIÓN ELECTRÓNICA.
Dependiendo del tipo de enlace que consideremos como cromóforo , la
excitación electrónica que puede observarse es:
- Enlace sencillo
- Enlace sencillo con oligoelementos
- Enlace doble
- Grupo carbonilo
- Dobles enlace conjugados
CROMÓFORO: grupo funcional o parte de la molécula responsable de la
absorción molecular.
AUXOCROMO: agrupamiento que unido a un cromóforo altera la longitud de
onda de la absorción y la intensidad de la misma. Los más importantes son
agrupamientos saturados con pares de electrones sin compartir: -OH, -NH2, -Cl

10. Cromóforo λ max log(e)
Alcano 130 ---
Alquino 170 3.0
Alqueno 175 3.0
Alcohol 180 2.5
Eter 180 3.5
Cetona 180 3.0
280 1.5
Aldehido 190 2.0
290 1.0
Amina 190 3.5
Acido 205 1.5
Ester 205 1.5
Amida 210 1.5
Tiol 210 3.0
Nitro 271 <1.0
Azo 340 <1.0

11. ESPECTROFOTÓMETRO UV (y/o visible)
Esencialmente consta de:
Fuente de luz adecuada con λ en cambio continuo
Sistema de lentes y espejos que dividen el haz de luz en
dos: uno pasa por una célula que contiene la muestra y el
otro por una célula con el disolvente
Detector
Sistema de registro del espectro

12. ESPECTROFOTÓMETRO DE DOBLE HAZ

13. MUESTRAS
En fase gaseosa o en disolución.
En disolución:
Se emplean células de cuarzo de distintos tamaños. Las mas corrientes
son de 1 cm de espesor con capacidad para » 3mL de disolución
Hay que preparar cuidadosamente disoluciones muy diluidas (p. ej.
1mg en 100mL de disolución para Pm: 100-200)
Disolventes más comunes: EtOH 95% (barato y transparente) y
ciclohexano (menos polar y menos interacciones). Otros disolventes:
acetonitrilo, agua, hexano, metanol, éter, diclorometano, cloroformo,
tetracloruro de carbono.

14. ESPECTRO
La forma más sencilla es la representación de Absorbancia
(ordenadas) frente a λ (abcisas).
Se observan bandas anchas (no líneas)
Dentro de cada nivel electrónico existen diferentes subniveles
vibracionales y rotacionales

15. Los máximos de absorción se deben a la presencia de cromóforos en la
molécula.

16. Para caracterizar dichas absorciones, además de la longitud de onda
máxima para cada absorción, se debe recordar la ley de Lambert-Beer,
según la cual:
Dependiendo del tipo de enlace que se considere como cromóforo, la
excitación electrónica que puede observarse es:
Absorbancia = ε·l·c
Donde:
ε = Coeficiente de extinción molar, es una constante relacionada con el
área de incidencia del cromóforo y la probabilidad de que produzca la
absorción.
l = recorrido en cm. de la radiación a través de la muestra
c = concentración de la muestra en moles/litro

17. En resumen, la absorción UV viene determinada por:
Posición de la banda de absorción λmax (λ absorción máxima).
Depende de ΔE entre niveles electrónicos
Intensidad de la banda ε (absortividad molar a dicha λ).
Depende de la probabilidad de la transición y del área del
cromóforo.

18. Algunos ejemplos de aplicación se muestran en los siguientes
ejemplos:

20. AgradecimientoS
Senescyt (ecuador) a través del proyecto prometeo
Universidad técnica de machala: institución de
vinculación