Las técnicas de doble resonancia en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) implican la aplicación simultánea de dos frecuencias diferentes o pulsos de radiofrecuencia para manipular y observar dos espines nucleares distintos. Una aplicación importante de la doble resonancia es el desacoplamiento de espín, que suprime selectivamente el acoplamiento con un tipo de núcleo mientras se observa la señal de RMN de otro núcleo, lo que simplifica el espectro y mejora la resolución.

El desacoplamiento de espín se logra generalmente irradiando los átomos de la muestra con una secuencia de pulsos de radiofrecuencia (RF) adecuada, eliminando efectivamente todo el acoplamiento con un nucleido. Esto simplifica el espectro observado, lo que facilita el análisis y la comprensión de las relaciones entre los diferentes núcleos.

Los experimentos de doble resonancia se pueden clasificar como heteronucleares u homonucleares, dependiendo de si los dos conjuntos de núcleos son de isótopos diferentes o del mismo isótopo, respectivamente. También pueden ser selectivos o no selectivos, dependiendo de si la frecuencia de irradiación cubre solo una parte o la totalidad de las frecuencias de resonancia.

En el desacoplamiento heteronuclear no selectivo, las muestras se exponen a un rango de radiofrecuencia adecuado para eliminar todo acoplamiento con un nucleido. Sin embargo, las mayores intensidades de campo externo requieren una irradiación más potente en rangos de frecuencia más amplios. En ciertos instrumentos, la irradiación continua crea suficiente calor para causar daño a las muestras sensibles al calor.

Para superar estos problemas, se pueden emplear métodos modernos que utilizan una serie de pulsos y retrasos de tiempo exactos, como secuencias de pulsos de eco de espín modulados en J, para eliminar o ajustar los efectos de acoplamiento dentro del espectro.

Por ejemplo, el experimento de transferencia de protones unidos (APT) aplica una secuencia de pulsos de eco de espín modulados en J para centrarse en la fase de las señales de carbono detectadas. Los átomos de carbono unidos a un número par de protones exhiben señales positivas en el espectro, mientras que los unidos a un número impar de protones aparecen como señales negativas.

Utiliza una combinación de un pulso de protones de 180° y desacoplamiento de banda ancha para simplificar la interpretación espectral y asignar multiplicidades. El pulso de 180° se aplica a los protones durante el experimento APT. Su función es reorientar la evolución del acoplamiento de espín que se produce de forma natural debido a las interacciones entre protones y carbonos.

En concreto, después de que el pulso de 90° crea una magnetización transversal, el pulso de 180° garantiza que los efectos del acoplamiento se congelen durante el período inicial en el que se desactiva el desacoplador. Esto significa que los cambios químicos evolucionan solo durante el tiempo 1/J (el período de la constante de acoplamiento) después del primer pulso de 180°.

Al cronometrar cuidadosamente esta secuencia de pulsos, el experimento aísla las multiplicidades de carbono mediante el uso del acoplamiento J entre los carbonos y sus protones unidos. Después del período de evolución del acoplamiento (1/J), se activa el desacoplamiento de banda ancha. Esto elimina las señales de acoplamiento J, colapsando los multipletes en picos individuales para cada resonancia de carbono.

El desacoplamiento garantiza que las señales de carbono estén libres de división, lo que permite una clara diferenciación de las señales en función de la fase (positiva o negativa) en lugar de los patrones de división.

La técnica APT mejora selectivamente las señales de carbono, proporcionando información valiosa sobre la conectividad carbono-protón, la cantidad de átomos de hidrógeno unidos y la estructura molecular general.