Uhlíková nukleárna magnetická rezonančná spektroskopia

náhľad|279x279bod|Typické oblasti chemických posunov v 13C NMR spektrách organických látok
Uhlíková nukleárna magnetická rezonančná spektroskopia alebo 13C NMR spektroskopia (často len ako 13C NMR) je spektroskopická technika nukleárnej magnetickej rezonancie izotopu uhlíka 13C. Spektra jadier 13C sú po 1H experimentoch druhé najčastejšie merané spektrá pri štruktúrnej analýze organických molekúl. Kvôli širokopásmovému dekaplingu, ktorý vedie k NOE obohateniu niektorých signálov, a kvôli dlhým relaxačným časom T1 niektorých uhlíkových jadier nie je možné bežne merané uhlíkové spektrá presne kvantifikovať (integrovať, pretože intenzity nezodpovedajú relatívnym počtom uhlíkov). Najdôležitejšou informáciou, ktorú je možné z 13C spektier získať, sú tak chemické posuny jednotlivých signálov. Signály uhlíkových atómov v bežných organických zlúčeninách nájdeme v spektre najčastejšie medzi 0–220 ppm. 

 Chemický posun 
Najvyššie chemické posuny v 13C NMR spektrách organických látok zvyčajne patria karbonylovým zlúčenínám (aldehydy a ketóny) a karbonátom (diestery kyseliny uhličitej). Signál aldehydového uhlíka možno od signálu ketónového uhlíka odlíšiť pomocou ATP (attached proton test), keďže uhlík aldehydu nesie jeden vodík a uhlík ketónu nenesie žiadny vodík.

 Alkány 
náhľad|Chemické posuny uhlíkov v substituovanom propáne. 
Chemický posun uhlíka v alkánoch závisí od počtu uhlíkových atómov v α a β pozíciách k sledovanému uhlíku a od ich rozvetvenia. Značný vplyv na uhlíkové chemické posuny majú neuhlíkové substituenty. Elektronegatívne substituenty odčerpávajú elektrónovú hustotu z okolia uhlíkového jadra, daný uhlík je potom menej tienený a má teda vyšší chemický posun. Súvislosť chemického posunu s elektronegativitou je dobre vidieť napríklad na posunoch uhlíkov susediacich s fluórom, chlórom a brómom. Jód je výnimkou z efektu elektronegatívnych substituentov: chemický posun uhlíka priamo naviazaného na atóm s veľkým atómovým číslom je nižší ako pri nesubstituovanom alkáne. Tomuto javu sa hovorí efekt ťažkého atómu a najčastejšie je pozorovateľný práve pri zlúčeninách obsahujúcich jód. Napríklad chemický posun uhlíka v molekule jodidu uhličitého CI4 je –292 ppm, teda úplne mimo rozsahu bežne meraných uhlíkových spektier. Uhlík v β polohe k elektronegatívnemu substituentu je tiež menej tienený, a jeho signál je teda posunutý k vyšším hodnotám ppm, ale tento efekt je oveľa slabší ako v prípade α uhlíkov (priamo naviazaných na substituent). Signály uhlíkov v polohe γ k substituentom sú naopak mierne posunuté smerom do nižších hodnôt chemických posunov, tomuto javu sa hovorí γ-efekt a je pravdepodobne spôsobený sterickými interakciami.

 Cykloalkány 
Chemické posuny nesubstituovaných cykloalkánov sa objavujú v rozmedzí 22–29 ppm, jedinou výnimkou je cyklopropán, ktorý má uhlíkový chemický posun záporný –2,8 ppm. Neobvykle nízke chemické posuny sú pozorované aj u ďalších trojčlenných cyklických zlúčenín, napríklad chemické posuny uhlíkov v oxirane sú 40 ppm, zatiaľ čo chemický posun uhlíka priamo naviazaného na kyslík vo viacčlenných kruhoch alebo v acyklických zlúčeninách býva vyšší ako 50 ppm. Všetky uhlíky nesubstituovaných cykloalkánov sú ekvivalentné, takže vykazujú jediný signál v spektrách.

+Chemické posuny uhlíkov v cykloalkánochCykloalkánδ/ppmcyklopropán -2,8cyklobután22,4cyklopentán25,8cyklohexán27,0cykloheptán28,8

Kategória:Nukleárna magnetická rezonancia
Kategória:Uhlík