Spettroscopia - spettroscopia nmr c-13

Lo spettro C NMR

La spettroscopia C NMR presenta un problema connesso a due fattori:

• Il rapporto giromagnetico basso [γ(C) = 7.095×10^-27 JT^-1; γ(H) = 28.212×10^-27 JT^-1] determina una piccola differenza di popolazione tra i due livelli, con conseguente bassa intensità del segnale.
• La concentrazione del C è bassa (1.1% di abbondanza isotopica).

Come conseguenza di questi due fattori si ha una bassa sensibilità strumentale, che determina un basso valore del rapporto segnale/rumore (S/N). La soluzione a questo problema è data dalla tecnica strumentale FT/NMR, che permette di accumulare n volte lo spettro (n = 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, etc.). Siccome il rumore è un segnale casuale, positivo o negativo, la somma di n spettri determina l'abbassamento del rumore di fondo, con conseguente aumento del rapporto segnale/rumore [S/N = n^1/2].

Numero di segnali

Da un punto di vista concettuale, lo spettro C NMR non differisce da quello H NMR. Esistono tuttavia importanti differenze. Come nello spettro H NMR, il numero di segnali è determinato dal numero di protoni non equivalenti; così nello spettro C NMR sono presenti tanti segnali quanti sono i carboni non equivalenti. Per determinare l'equivalenza valgono le regole dettate per la spettroscopia H NMR. Si avranno quindi carboni omotopici ed enantiotopici, equivalenti, e carboni diasterotopici e regioisomerici, non equivalenti.

Chemical Shift

A differenza dello spettro H NMR, nello spettro C NMR i segnali sono sparsi nell'intervallo 1-200 ppm.

Intensità del segnale

A differenza dello spettro H NMR, nello spettro C NMR l'intensità del segnale non è proporzionale al numero di C che l'hanno determinato, quindi l'integrale non fornisce nessun indizio. La non proporzionalità dipende dal fatto che la velocità di rilassamento (a cui è legata l'intensità del segnale) dipende dal tipo di ibridizzazione e dal grado di sostituzione del C. Carboni quaternari danno segnali generalmente di bassa intensità.

Accoppiamento spin-spin

Quanto detto per l'accoppiamento spin-spin per gli spettri H NMR vale anche per gli spettri C NMR. Un carbonio C risente dei campi magnetici generati dai protoni ad esso legati e dai protoni legati a carboni vicinali. Teoricamente risente anche del campo magnetico generato da un C vicinale, ma la probabilità che un C abbia in posizione vicinale un altro C è molto bassa. Su questa base, il segnale di un C sarà splittato con una costante alta per accoppiamento con i protoni.