Główna różnica – 1H NMR vs 13C NMR

Termin NMR oznacza Magnetyczny rezonans jądrowy. Jest to technika spektroskopowa stosowana w chemii analitycznej do oznaczania zawartości, czystości i struktur molekularnych obecnych w próbce. Daje nam informacje o liczbie i rodzajach atomów obecnych w danej cząsteczce. Podstawą NMR jest wykorzystanie właściwości magnetycznych jąder atomowych. NMR to jedno z najsilniejszych narzędzi, które można wykorzystać do określenia struktury molekularnej związków organicznych. Istnieją dwa popularne typy NMR: 1H NMR i 13C NMR. Główną różnicą między 1H NMR i 13C NMR jest to, że 1H NMR służy do określania rodzajów i liczby atomów wodoru obecnych w cząsteczce, podczas gdy 13C NMR służy do określania rodzaju i liczby atomów węgla w cząsteczce.

Kluczowe obszary objęte

1. Co to jest NMR – Podstawa NMR, przesunięcie chemiczne 2. Co to jest 1H NMR – Definicja, cechy, przykłady 3. Co to jest 13C NMR – Definicja, cechy, przykłady 4. Jaka jest różnica między 1H NMR a 13C NMR – Porównanie kluczowych różnic

Kluczowe terminy: jądra atomowe, węgiel, właściwości magnetyczne, NMR, proton

Co to jest NMR

Podstawa NMR

Wszystkie jądra atomowe są naładowane elektrycznie (z powodu obecności protonów). Niektóre jądra atomowe mają „skręt” wokół własnej osi. Po przyłożeniu zewnętrznego pola magnetycznego możliwy jest transfer energii; wraz z wirowaniem jądra atomowe osiągają wysoki poziom energii z podstawowego poziomu energii. Ten transfer energii odpowiada częstotliwości radiowej, a kiedy spin powraca do podstawowego poziomu energii, energia ta jest emitowana z tą samą częstotliwością co sygnał. Sygnał ten jest używany do uzyskania widma NMR dla tego jądra atomowego.

Przesunięcie chemiczne

Przesunięcie chemiczne w NMR to częstotliwość rezonansowa jądra w stosunku do wzorca. Różne jądra atomowe dają różne częstotliwości rezonansowe w zależności od rozkładu elektronowego. Zmiany częstotliwości NMR tego samego rodzaju jąder spowodowane różnicami w rozkładzie elektronowym są znane jako przesunięcie chemiczne.

Co to jest 1H NMR

1H NMR to metoda spektroskopowa stosowana do określania typów i liczby atomów wodoru obecnych w cząsteczce. W tej technice próbka (cząsteczka/związek) jest rozpuszczana w odpowiednim rozpuszczalniku i umieszczana w spektrofotometrze NMR. Następnie sprzęt poda widmo pokazujące pewne piki dla protonów obecnych w próbce, a także w rozpuszczalniku. Jednak określenie protonów obecnych w próbce jest trudne ze względu na interferencję pochodzącą od protonów rozpuszczalnika. Dlatego należy użyć odpowiedniego rozpuszczalnika, który nie zawiera protonów. Np.: woda deuterowana (D₂O), deuterowany aceton ((CD₃)₂CO), CCI₄itp.

Rysunek 1: 1H NMR dla octanu etylu

Tutaj piki nadawane przez różne atomy wodoru są podane w różnych kolorach.

Zakres przesunięcia chemicznego 1H NMR wynosi 0-14 ppm. W otrzymywaniu widm NMR dla 1H NMR stosuje się metodę fali ciągłej. Jest to jednak proces powolny. Ponieważ rozpuszczalnik nie zawiera żadnych protonów, widma 1H NMR nie mają pików dla rozpuszczalnika.

Co to jest 13C NMR

13C NMR służy do określenia rodzaju i liczby atomów węgla w cząsteczce. Tutaj również próbka (cząsteczka/związek) jest rozpuszczana w odpowiednim rozpuszczalniku i umieszczana w spektrofotometrze NMR. Następnie sprzęt poda widma pokazujące pewne piki dla protonów obecnych w próbce. W przeciwieństwie do 1H NMR, ciecze zawierające protony mogą być stosowane jako rozpuszczalnik, ponieważ ta metoda wykrywa tylko atomy węgla, a nie protony.

Rysunek 2: 13C NMR dla benzenu. Ponieważ wszystkie atomy węgla są równoważne w cząsteczce, to widmo NMR daje tylko jeden pik.

13C NMR to badanie zmian spinu w atomach węgla. Zakres przesunięcia chemicznego dla 13C NMR wynosi 0-240 ppm. Aby uzyskać widmo NMR, można zastosować metodę transformaty Fouriera. Jest to szybki proces, w którym można zaobserwować pik rozpuszczalnika.

Różnica między 1H NMR i 13C NMR

Definicja

1H NMR: 1H NMR to metoda spektroskopowa stosowana do określania typów i liczby atomów wodoru obecnych w cząsteczce.

13C NMR: 13C NMR to metoda spektroskopowa stosowana do określania typów i liczby atomów węgla obecnych w cząsteczce.

Wykrycie

1H NMR: 1H NMR wykrywa jądra protonów.

13C NMR: 13C NMR wykrywa jądra węgla.

Zakres przesunięcia chemicznego

1H NMR: Zakres przesunięcia chemicznego 1H NMR wynosi 0-14 ppm.

13C NMR: Zakres przesunięcia chemicznego 13C NMR wynosi 0-240 ppm.

metoda

1H NMR: W otrzymywaniu widm NMR dla 1H NMR stosuje się metodę fali ciągłej.

13C NMR: Aby uzyskać widmo NMR, można zastosować metodę transformaty Fouriera.

Postęp

1H NMR: Proces 1H NMR jest powolny.

13C NMR: Proces 13C NMR jest szybki.

Szczyt rozpuszczalnika

1H NMR: Widma 1H NMR nie dają piku rozpuszczalnika.

13C NMR: 13C NMR daje pik rozpuszczalnika.

Wniosek

NMR to technika spektroskopowa wykorzystywana do określania różnych form atomów obecnych w danej cząsteczce. Istnieją dwa rodzaje technik NMR nazwane jako 1H NMR i 13C NMR. Główna różnica między 1H NMR i 13C NMR polega na tym, że 1H NMR służy do określania typów i liczby atomów wodoru obecnych w cząsteczce, podczas gdy 13C NMR służy do określania rodzaju i liczby atomów węgla w cząsteczce.

Referencja:

1. Hoffman, Roy. Co to jest NMR? 3 maja 2015 r., Dostępne tutaj. 2. Raju Sanghvi, farmaceuta Śledź. „PORÓWNANIE MIĘDZY 1H i 13C NMR.” LinkedIn SlideShare, 20.09.2014, dostępny tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Pokazano 1H NMR Ethyl Acetate Coupling” Autor: 1H_NMR_Ethyl_Acetate_Coupling_shown.gif: T.vanschaik Praca pochodna: H Padleckas (dyskusja) – Ten plik pochodzi z pokazanego sprzężenia 1H NMR Ethyl Acetate – 2.png (CC BY-SA 3.0) przez Commons 2. „Benzen c13 NMR” Autor: DFS454 (rozmowa) – (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia