核磁共振碳谱
【入门】
在碳的同位素中,只有13C有自旋现象,存在核磁共振吸收,其自旋量子数I=1/2。13CNMR的原理与1HNMR一样。由于γC=γH/4,且13C的天然丰度只有1.1%,因此13C核的测定灵敏度很低,大约是1H核的1/6000,测定困难。加之1H核的偶合干扰使得信号变得很复杂,难以测得有实用价值的图谱。直到二十世纪七十年代后期,质子去偶技术和傅里叶变换技术的开展和应用,才使13CNMR的测定变的简单易得。
核磁共振碳谱的特点
01
灵敏度低
由于13C的天然丰度只有1.1%,因此13C核的测定灵敏度很低,大约是1H核的1/6000,测定困难。所以在做测试时尽量增大样品浓度,并且多次扫描。
02
分辨能力高
氢谱的化学位移δ值很少超过10ppm,而碳谱的δ值可以超过200ppm,最高可达600ppm。这样,复杂和分子量高达400的有机物分子结构的精细变化都可以从碳谱上分辨。同时13C自身的自旋-自旋裂分实际上不存在,虽然质子和碳核之间有偶合,但可以用质子去偶技术进行控制。
03
能给出不连氢碳的吸收峰
有机化合物分子骨架主要由C原子构成,因而13CNMR能更全面地提供有关分子骨架的信息。而1HNMR中不能给出吸收信号的C=O、C=C、C≡C、C≡N以及季碳等基团,在13CNMR中都可以直接给出特征吸收峰。13CNMR可直接观测不带氢的含碳官能团,如羰基、氰基等。
04
不能用积分高度来计算碳的数目
13CNMR的常规谱是质子全去偶谱。对大多数碳,尤其是质子化碳,他们的信号强度都会由去偶的同时产生的NOE效应而大大增强。因此不能用信号强度来计算不等价碳原子数目。
05
弛豫时间T1可作为化合物结构鉴定的波谱参数
在化合物中,处于不同环境的13C核,他们的弛豫时间数值相差较大,可以达到2~3个数量级,它可以用来识别结构属性,并监测系统的运动。
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