Unterschied zwischen 1 H-NMR und 13 C-NMR

Hauptunterschied - 1H-NMR vs. 13C-NMR

Der Begriff NMR steht für Kernspinresonanz. Es ist eine spektroskopische Technik, die in der analytischen Chemie zur Bestimmung von Gehalt, Reinheit und molekularen Strukturen in einer Probe verwendet wird. Es gibt uns Informationen über die Anzahl und die Arten von Atomen, die in einem bestimmten Molekül vorhanden sind. Die Grundlage der NMR ist die Verwendung der magnetischen Eigenschaften von Atomkernen. NMR ist eines der stärksten Werkzeuge, um die Molekülstruktur organischer Verbindungen zu bestimmen. Es gibt zwei übliche Arten von NMR: 1H-NMR und 13C-NMR. Der Hauptunterschied zwischen 1H-NMR und 13C-NMR ist der 1H-NMR wird verwendet, um die Art und Anzahl der in einem Molekül vorhandenen Wasserstoffatome zu bestimmen, während die 13C-NMR zur Bestimmung von Typ und Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül verwendet wird.

Wichtige Bereiche

1. Was ist NMR?
      - Grundlage der NMR, Chemical Shift
2. Was ist 1 H-NMR?
     - Definition, Funktionen, Beispiele
3. Was ist 13C-NMR?
     - Definition, Funktionen, Beispiele
4. Was ist der Unterschied zwischen 1H-NMR und 13C-NMR
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Atomkerne, Kohlenstoff, magnetische Eigenschaften, NMR, Proton

Was ist NMR?

Basis der NMR

Alle Atomkerne sind elektrisch geladen (aufgrund der Anwesenheit von Protonen). Einige Atomkerne haben einen „Spin“ um ihre eigene Achse. Wenn ein äußeres Magnetfeld angelegt wird, ist eine Energieübertragung möglich; Beim Drehen drehen sich die Atomkerne von einem Basis-Energieniveau auf ein hohes Energieniveau. Diese Energieübertragung entspricht einer Radiofrequenz, und wenn der Spin wieder auf das Basisspannungsniveau zurückkehrt, wird diese Energie mit der gleichen Frequenz wie ein Signal abgegeben. Dieses Signal wird verwendet, um ein NMR-Spektrum für diese Atomkerne zu erhalten.

Chemische Verschiebung

Die chemische Verschiebung im NMR ist die Resonanzfrequenz eines Kerns relativ zum Standard. Verschiedene Atomkerne ergeben abhängig von der elektronischen Verteilung unterschiedliche Resonanzfrequenzen. Die Schwankungen der NMR-Frequenzen der gleichen Art von Kernen aufgrund von Unterschieden in der elektronischen Verteilung werden als chemische Verschiebung bezeichnet.

Was ist 1 H-NMR?

1H-NMR ist eine spektroskopische Methode zur Bestimmung der Art und Anzahl der in einem Molekül vorhandenen Wasserstoffatome. Bei dieser Technik wird die Probe (Molekül / Verbindung) in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und in das NMR-Spektrophotometer gestellt. Dann liefert die Ausrüstung ein Spektrum, das einige Peaks für die Protonen zeigt, die in der Probe und auch im Lösungsmittel vorhanden sind. Die Bestimmung der in der Probe vorhandenen Protonen ist jedoch aufgrund der Interferenz der Lösungsmittelprotonen schwierig. Daher sollte ein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden, das keine Protonen enthält. Bsp .: deuteriertes Wasser (D₂O) deuteriertes Aceton ((CD₃)₂CO), CCl₄, usw.

1: Ein 1 H-NMR für Ethylacetat

Hier sind die durch verschiedene Wasserstoffatome gegebenen Peaks in verschiedenen Farben angegeben.

Der chemische Verschiebungsbereich von 1H-NMR beträgt 0-14 ppm. Um die NMR-Spektren für 1H-NMR zu erhalten, wird das Dauerstrichverfahren verwendet. Dies ist jedoch ein langsamer Prozess. Da das Lösungsmittel keine Protonen enthält, haben 1H-NMR-Spektren keine Peaks für das Lösungsmittel.

Was ist 13C-NMR?

13C-NMR wird verwendet, um die Art und Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül zu bestimmen. Auch hier wird die Probe (Molekül / Verbindung) in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und in das NMR-Spektrophotometer gestellt. Dann liefert das Gerät Spektren, die einige Peaks für die in der Probe vorhandenen Protonen zeigen. Anders als bei der 1H-NMR können protonenhaltige Flüssigkeiten als Lösungsmittel verwendet werden, da bei diesem Verfahren nur Kohlenstoffatome und nicht Protonen nachgewiesen werden.

Figur 2: 13C-NMR für Benzol. Da alle Kohlenstoffatome im Molekül äquivalent sind, ergeben diese NMR-Spektren nur einen Peak.

13C-NMR ist die Untersuchung von Spinänderungen in Kohlenstoffatomen. Der chemische Verschiebungsbereich für 13C-NMR beträgt 0-240 ppm. Um das NMR-Spektrum zu erhalten, kann das Fourier-Transformationsverfahren verwendet werden. Dies ist ein schneller Prozess, bei dem ein Lösungsmittelpeak beobachtet werden kann.  

Unterschied zwischen 1 H-NMR und 13 C-NMR

Definition

1 H-NMR: 1H-NMR ist eine spektroskopische Methode zur Bestimmung der Art und Anzahl der in einem Molekül vorhandenen Wasserstoffatome.

13C-NMR: 13C-NMR ist eine spektroskopische Methode zur Bestimmung der Art und Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül.

Erkennung

1 H-NMR: 1H-NMR detektiert Protonenkerne.

13C-NMR: 13C-NMR detektiert Kohlenstoffkerne.

Bereich der chemischen Verschiebung

1 H-NMR: Der chemische Verschiebungsbereich von 1H-NMR beträgt 0-14 ppm.

13C-NMR: Der chemische Verschiebungsbereich der 13C-NMR beträgt 0-240 ppm.

Methode

1 H-NMR: Um die NMR-Spektren für 1H-NMR zu erhalten, wird das Dauerstrichverfahren verwendet.

13C-NMR: Um das NMR-Spektrum zu erhalten, kann das Fourier-Transformationsverfahren verwendet werden.

Progression

1 H-NMR: Der 1H-NMR-Prozess ist langsam.

13C-NMR: Der 13C-NMR-Prozess ist schnell.

Lösungsmittelspitze

1 H-NMR: 1H-NMR-Spektren ergeben keinen Lösungsmittelpeak.

13C-NMR: 13C-NMR ergibt einen Lösungsmittelpeak.

Fazit

NMR ist eine spektroskopische Technik, mit der die verschiedenen Atome eines Moleküls bestimmt werden. Es gibt zwei Arten von NMR-Techniken, die als 1H-NMR und 13C-NMR bezeichnet werden. Der Hauptunterschied zwischen 1H-NMR und 13C-NMR besteht darin, dass 1H-NMR zur Bestimmung der Art und Anzahl der in einem Molekül vorhandenen Wasserstoffatome verwendet wird, während die 13C-NMR zur Bestimmung der Art und Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül verwendet wird.

Referenz:

1. Hoffman, Roy. Was ist NMR? 3. Mai 2015, hier verfügbar.
2. Raju Sanghvi, Apotheker folgen. „VERGLEICH ZWISCHEN 1 H & 13 C-NMR.“ LinkedIn SlideShare, 20. September 2014, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "1H-NMR-Ethylacetat-Kopplung gezeigt" Von 1H_NMR_Ethyl_Acetate_Coupling_shown.GIF: T.vanschaikderivative Arbeit: H Padleckas (Diskussion) - Diese Datei wurde von 1H-NMR-Ethylacetat-Kopplung über CCS-SA 3.0 abgeleitet
2. "Benzol c13 nmr" Von DFS454 (Diskussion) - (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia