4.1: Preludio a la Determinación de Estructura I

(Crédito de la foto: https://www.flickr.com/photos/vamapaull/)

Introducción: una falsificación frustrada

Al final, fue un 'funky color amarillo' lo que llevó a la desaparición de la no tan ilustre carrera de Charles Heller en el mundo del arte coleccionable.

William Aiken Walker fue un pintor de 'género' del siglo XIX, conocido por sus pequeñas escenas de aparceros trabajando en los campos en el sur de la posguerra civil. Durante gran parte de su carrera, viajó extensamente, por los estados del sur pero también a la ciudad de Nueva York e incluso hasta Cuba. Se ganaba la vida digna dondequiera que iba instalando una tienda en la acera y vendiendo sus pinturas a turistas, generalmente por unos pocos dólares cada uno. Si bien nunca se convirtió en un nombre familiar en el mundo del arte, fue prolífico y popular, y sus pinturas hoy en día se consideran coleccionables, a menudo vendidas por más de diez mil dólares.

En agosto de 1994, Robert Hicklin, dueño de una galería de arte en Charleston, Carolina del Sur, estaba evaluando una pintura de Walker que le trajo otro marchante de arte de Carolina del Sur llamado Rick Simons. Los años de experiencia de Hicklin con las pinturas de Walker le decían que algo simplemente no estaba bien con esta; estaba particularmente molestado por uno de los pigmentos utilizados, que luego describió en una historia del Maine Antique Digest como un 'color amarillo funky'. A regañadientes, le dijo a Simons que casi con certeza era una falsificación.

Esperando que Hicklin estuviera equivocado, Simons decidió someter su pintura a otros expertos para su análisis, y finalmente terminó en el laboratorio de James Martin, cuya compañía Orion Analytical se especializa en análisis forense de materiales. Mediante una técnica llamada espectroscopia infrarroja, Martin pudo identificar positivamente el sospechoso pigmento amarillo como un compuesto orgánico llamado 'pigmento amarillo 3'.

Resulta que Pigment Yellow 3 no había estado disponible en Estados Unidos hasta muchos años después de la muerte de William Aiken Walker.

Simons había comprado su pintura a un hombre llamado Robert Heller por 9.500 dólares. Cuando Heller se le acercó de nuevo para ofrecer a la venta varios cuadros más de Walker, Simons contactó al FBI. Unos días después, con agentes del FBI escuchando, Simons accedió a comprar dos cuadros más de Walker. Cuando los recibió, fueron analizados puntualmente y se encontró que eran falsos. Heller, quien resultó ser un criminal convicto, fue detenido y finalmente encarcelado.

(Para más detalles sobre esta historia, consulte Noticias Químicas e Ingeniería, 10 de septiembre de 2007, p. 28).

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En los tres primeros capítulos de este texto, hemos centrado nuestros esfuerzos en aprender sobre la estructura de los compuestos orgánicos. Ahora que sabemos cómo son las moléculas orgánicas, podemos comenzar a abordar, en los dos capítulos siguientes, la cuestión de cómo obtenemos este conocimiento en primer lugar. ¿Cómo son capaces los químicos de dibujar con confianza los arreglos de unión en las moléculas orgánicas, incluso las simples como la acetona o el etanol? ¿Cómo pudo James Martin de Orion Analytical identificar la estructura química del compuesto pigmentario responsable del 'color amarillo funky 'en la pintura forjada de William Aiken Walker?

Este capítulo está dedicado a tres técnicas muy importantes utilizadas por los químicos para conocer las estructuras de las moléculas orgánicas. Primero, aprenderemos cómo la espectrometría de masas puede proporcionarnos información sobre la masa de una molécula así como la masa de fragmentos en los que se ha roto la molécula. Luego, comenzaremos nuestra investigación de la espectroscopia molecular, que es el estudio de cómo la radiación electromagnética a diferentes longitudes de onda interactúa de diferentes maneras con las moléculas, y cómo estas interacciones pueden cuantificarse, analizarse e interpretarse para obtener información sobre la estructura molecular. Después de una breve descripción de las propiedades de la luz y los elementos de un experimento de espectroscopia molecular, pasaremos a una discusión sobre la espectroscopia infrarroja (IR), la técnica clave utilizada en la detección de la falsificación Walker, y una manera de aprender sobre los grupos funcionales presentes en un compuesto orgánico. Luego, consideraremos la espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis), con la cual los químicos obtienen información sobre los sistemas de unión pi conjugados en moléculas orgánicas. Entre otras aplicaciones, veremos cómo se puede utilizar la información de la espectroscopia UV-Vis para medir la concentración de compuestos biomoléculas en solución.

De cara al futuro, el Capítulo 5 se dedicará a la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), donde utilizamos imanes ultra fuertes y radiación de radiofrecuencia para aprender sobre el entorno electrónico de átomos individuales en una molécula y usar esta información para determinar la unión átomo a átomo arreglo. Para la mayoría de los químicos orgánicos, la RMN es una de las herramientas analíticas más poderosas disponibles en términos de la riqueza de información detallada que puede proporcionar sobre la estructura de una molécula.

Las técnicas de determinación de estructura que vamos a estudiar en este capítulo y en el siguiente intentarán principalmente abordar las siguientes preguntas sobre una molécula orgánica:

Capítulo 4:

Espectrometría de masas (EM): ¿Cuál es el peso atómico de la molécula y sus fragmentos comunes?

Espectroscopia infrarroja (IR): ¿qué grupos funcionales contiene la molécula?

Espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis): ¿Cuál es la naturaleza de los sistemas de unión pi conjugados en la molécula?

Capítulo 5:

Espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN): ¿Cuál es el marco general de unión de la molécula?