II Wo kshop “Es udio, ap o echamien o y ges ión del agua en e enos e islas olcánicas”
Las Palmas de G an Cana ia, 2015
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ANÁLISIS DE LA MATERIA ORGÁNICA DISUELTA EN AGUA: APLICACIÓN DE
LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (1H-NMR)
F ancisco Ja ie TOLEDO MARANTE
Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia, Depa amen o de Química (G upo de Tecnología
Química y Desa ollo Sos enible). 35017 Las Palmas de G an Cana ia, España.
anciscoja ie . [email protected]
RESUMEN
La aplicación de la espec oscopía de esonancia magné ica nuclea de p o ón (1H-NMR)
a medios acuosos se hizo posible median e un apa a o AMX 300 MHz (B uke ) a a és de
un p og ama de pulsos incluido en el p opio so wa e que con ola al espec óme o. Dado
que la secuencia de pulsos habi ual (PROTON) p oduce una señal in ensa a δ 4.67 debida a
la p opia agua, se u ilizó un p og ama de pulsos (p o onh2o) que la elimina po comple o po
i adiación a una po encia hl2 de 60 dB. Es o pe mi ió e y medi las señales
co espondien es an o a los hid a os de ca bono como a los alcanoles.
Palab as cla e: Ma e ia o gánica. Resonancia magné ica nuclea .
ABSTRACT
The applica ion o he p o on nuclea magne ic esonance spec oscopy (1H-NMR) o
aqueous solu ions was possible by means o an AMX 300 MHz equipmen (B uke ), using a
pulse p og am included by he manu ac u e in he p o ided so wa e. As he de aul pulse
sequence (PROTON) p oduces an in ense signal a δ 4.67 due o he wa e i sel , a pulse
p og am (p o onh2o) was used ins ead, which wi h a hl2 powe o 60 dB emo es i
comple ely by i adia ion. This allowed he signals co esponding o ca bohyd a es and
alcanols o be app ecia ed and measu ed.
Key wo ds: O ganic ma e , nuclea magne ic esonance.
INTRODUCCIÓN
Den o del p oyec o es uc u an e CONVAGUA pues o en ma cha en 2011 en la
Comunidad Au ónoma Cana ia, el g upo de Tecnología Química y Desa ollo Sos enible de
la ULPGC abo dó la posibilidad de iden i ica y cuan i ica la ma e ia o gánica disuel a en
e luen es acuosos na u ales e indus iales del a chipiélago cana io. Ya en el I Cong eso
In e disciplina del Agua, CINA 2014, se puso de mani ies o median e una comunicación
i ual la necesidad de analiza la ma e ia o gánica disuel a en agua (Toledo, 2014).
ISBN: 978-84-938046-4-0
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METODOLOGÍA
T as adiciona a la mues a un 10% de agua deu e ada pa a que el apa a o pueda coge
el “lock”, se hicie on espec os no males de p o ón median e el p og ama de pulsos
“PROTON”. A pa i de és os se midió el pa áme o O1 de la señal del agua (los alo es pa a
cada mues a luc ua on en o no a 1409.1). A con inuación, con el p og ama de pulsos
“Wa e sup ession” del so wa e del p opio apa a o, pe sonalizado con el nomb e
“p o onh2o”, se eco ie on espec os as in oduci dicho pa áme o en la abla de
pa áme os de adquisición. El es o de los pa áme os ins umen ales se man u ie on ijos
(po ejemplo, ns=32, CY=50, e c). Los espec os imp esos se in eg a on manualmen e y las
á eas ob enidas a pa i de mues as-pa ón se g a ica on en e a concen ación,
ob eniéndose las cu as de calib ado que nos pe mi ie on hace los análisis cuan i a i os.
Así po ejemplo, el e anol de aguas con aminadas con lico es se puede medi an o
median e el cua e e que p oduce a δ 3.65 como el iple e que p oduce a δ 1.18, mien as
que los azúca es (glucosa ó saca osa) que componen di e sos e luen es indus iales se
miden median e el mul iple e que p esen an en el in e alo δ 3.3 – 4.3. El calib ado de los
espec os se ealizó po inco po ación de un pa ón in e no, el DSS (4,4-Dime hyl-4-
silapen ane-1-sul onic acid I) 0.25 mM ó el TSP {3-( ime hyl)p opionic-2,2,3,3-d4 acid,
sodium sal II) 0.00347 mM a las mues as según ecomienda la bibliog a ía (Pohl y col,
1969). Al e na i amen e, puede usa se el DSA (4,4-Dime hyl-4-silapen ane-1-ammonium
i luo oace a e III) pa a e i a algunos incon enien es que p esen a el DSS en el es udio de
anali os sensibles al pH (Nowick y col, 2003). Las es uc u as molecula es de es os pa ones
puede obse a se en la Figu a 2.
Figu a 1.- El apa a o de Resonancia Magné ica Nuclea de 300 MHz de la ma ca B uke de la
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Figu a 2.- Pa ones in e nos pa a la esonancia magné ica nuclea de disoluciones acuosas. DSS
(I), TSP (II) y DSA (III).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La me odología p opues a si e an o pa a el análisis cuali a i o como pa a el cuan i a i o.
Ve emos a con inuación un ejemplo de cada ipo.
El espec o del agua
En la Figu a 3 se obse a el espec o no mal de 1H-RMN de una mues a de agua
con aminada con saca osa (2.0 mM). Como se puede ap ecia , sólo se dis ingue la in ensa
señal del agua a δ 4.67. El con aminan e pasa desape cibido. Se á necesa io medi el O1 de
dicha señal y deci le al so wa e “p o onh2o” que la sa u e po i adiación de
adio ecuencias con una in ensidad de 60 dB.
Iden i icación de componen es o gánicos disuel os
En la Figu a 4 puede obse a se el espec o de 1H-RMN de una mues a acuosa
con aminada con hid a os de ca bono después de aplica el p og ama de pulsos
“p o onh2o”. A δ 5.39 (doble e, J 3.93 Hz) puede obse a se la señal del p o ón anomé ico
(H-1), lo que dela a al con aminan e como saca osa. En el in e alo de δ 3.4 - 4.3 se
ap ecian los es an es ece p o ones geminales a oxigeno y a δ 0.00 apa ece el g upo
(CH3)3Si- del pa ón in e no, el DSS. Como e a de espe a , el DSS deja además es señales
o iginadas po los me ilenos, a sabe , un p ime iple e a δ 0.65, un mul iple e a δ 1.78 y un
segundo iple e a δ 2.90. Es as señales pueden solapa con las del anali o.
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Figu a 3.- Espec o no mal de 1H-RMN del agua con aminada con saca osa. Sólo se ap ecia la señal
del agua a δ 4.67. En es e espec o medimos el pa áme o de adquisición O1.
Figu a 4.- Espec o de 1H-RMN de una mues a acuosa con aminada con saca osa (IV) (2.0 mM),
con DSS 0.5 mM como pa ón in e no. Ob enido con el p og ama sup eso de la señal del agua
“p o onh2o” y p ocesado a ns=16.
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Cuan i icación de componen es o gánicos disuel os
En la Figu a 5 puede obse a se el espec o de 1H-RMN de una mues a acuosa
con aminada con e anol. A δ 3.67 puede obse a se la señal del CH2 e anólico, a δ 1.20
puede obse a se el iple e p oducido po el CH3 e anólico, y a δ 0.00 apa ece el g upo
(CH3)3Si- del pa ón in e no, en es e cado el TSP (II). Al se el TSP un pa ón deu e ado, no
p oduce señales secunda ias que puedan in e e i con las del anali o.
En la Figu a 6 se ep esen a la elación {a ea del pico del CH3 e anólico/ a ea del pico del
(CH3)3Si del TSP} en e a la composición en e anol (%w/ ). Es a cu a de calib ado nos
pe mi e cuan i ica la can idad de e anol p esen e en aguas con aminadas po el mismo.
Figu a 5.- Espec o de 1H-RMN de una mues a acuosa con e anol disuel o (0.2 % w/ ), ob enido a
ns=32, con el p og ama sup eso de la señal del agua “p o onh2o” e imp eso a CY=50.

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Figu a 6.- Cu a de calib ado pa a el iple e del CH3 del e anol. TSP= sal sódica del
ácido ime ilsililp opiónico deu e ado usado como pa ón in e no a c=0.00347 mM.
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CONCLUSIÓN
La esonancia magné ica nuclea de p o ón es una po en e he amien a pa a iden i ica y
cuan i ica los con aminan es o gánicos del agua.
AGRADECIMIENTOS
El au o ag adece la sub ención concedida al p oyec o “Recu sos Ambien ales en la
P o incia de Las Palmas: Ciencia y Tecnología pa a el Diagnosis y Apo e de Soluciones
{Es uc u an e (ULPAPD-08/01-5) SI-697}” concedido po la Agencia Cana ia de
In es igación, Inno ación y Sociedad de la In o mación.
REFERENCIAS
Nowick, J.S.; Khakshoo , O.; Hashemzadeh, M. and B owe , J.O. (2003). DSA: A new In e nal
S anda d o NMR S udies in Aqueous Solu ion. O ganic Le e s 5(19): 3511-3513.
Pohl, L. & Eckle, M. (1969). Sodium 3-( ime hylsilyl) e adeu e iop opiona e, a new wa e -soluble
s anda d o 1H-NMR. Angewand e Chemie, In e na ional Edi ion in English 8(5):381.
Toledo, M. F.J.(2014). Análisis de la ma e ia o gánica disuel a en e luen es indus iales acuosos:
aplicación de la esonancia magné ica nuclea (1H-NMR). I Cong eso In e disciplina del Agua
(CINA 2014) –cong eso i ual-.