Hauptunterschied – 1H-NMR vs. 13C-NMR

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

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist NMR – Basis von NMR, Chemical Shift 2. Was ist 1H-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). Manche Atomkerne haben einen „Spin“ um ihre eigene Achse. Bei Anlegen eines externen Magnetfeldes ist eine Energieübertragung möglich; Mit der Drehung gehen die Atomkerne von einem Grundenergieniveau auf ein hohes Energieniveau. Diese Energieübertragung entspricht einer Radiofrequenz, und wenn der Spin auf das Grundenergieniveau zurückkehrt, wird diese Energie mit der gleichen Frequenz wie ein Signal emittiert. 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. Je nach elektronischer Verteilung ergeben unterschiedliche Atomkerne unterschiedliche Resonanzfrequenzen. Die Variationen der NMR-Frequenzen derselben Art von Kernen aufgrund unterschiedlicher elektronischer Verteilungen werden als chemische Verschiebung bezeichnet.

Was ist 1H-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 eingebracht. Dann liefert das Gerät ein Spektrum, das einige Peaks für die in der Probe und auch im Lösungsmittel vorhandenen Protonen zeigt. Die Bestimmung der in der Probe vorhandenen Protonen ist jedoch aufgrund der Störung durch die Lösungsmittelprotonen schwierig. Daher sollte ein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden, das keine Protonen enthält. Beispiel: deuteriertes Wasser (D₂O), deuteriertes Aceton ((CD₃)₂CO), CCl₄, etc.

Abbildung 1: Ein 1H-NMR für Ethylacetat

Hier werden die von verschiedenen Wasserstoffatomen gegebenen Peaks in verschiedenen Farben angegeben.

Der Bereich der chemischen Verschiebung von 1H-NMR beträgt 0-14 ppm. Beim Erhalten der NMR-Spektren für 1H-NMR wird das Dauerstrichverfahren verwendet. Dies ist jedoch ein langsamer Prozess. Da das Lösungsmittel keine Protonen enthält, weisen 1H-NMR-Spektren keine Peaks für das Lösungsmittel auf.

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 eingebracht. 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 dieser Methode nur Kohlenstoffatome, keine Protonen erfasst werden.

Abbildung 2: 13C-NMR für Benzol. Da alle Kohlenstoffatome im Molekül äquivalent sind, ergibt dieses NMR-Spektrum nur einen Peak.

13C-NMR ist die Untersuchung von Spinänderungen in Kohlenstoffatomen. Der Bereich der chemischen Verschiebung 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 1H-NMR und 13C-NMR

Definition

1H-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 in einem Molekül vorhandenen Kohlenstoffatome.

Erkennung

1H-NMR: 1H-NMR erkennt Protonenkerne.

13C-NMR: 13C-NMR weist Kohlenstoffkerne nach.

Bereich der chemischen Verschiebung

1H-NMR: Der Bereich der chemischen Verschiebung von 1H-NMR beträgt 0-14 ppm.

13C-NMR: Der Bereich der chemischen Verschiebung von 13C-NMR beträgt 0-240 ppm.

Methode

1H-NMR: Beim Erhalten der NMR-Spektren für 1H-NMR wird das Dauerstrichverfahren verwendet.

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

Fortschreiten

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

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

Lösungsmittelpeak

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

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

Abschluss

NMR ist eine spektroskopische Technik, die verwendet wird, um die verschiedenen Formen von Atomen zu bestimmen, die in einem bestimmten Molekül vorhanden sind. 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 verwendet wird, um die Art und Anzahl der in einem Molekül vorhandenen Wasserstoffatome zu bestimmen, während 13C-NMR verwendet wird, um die Art und Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül zu bestimmen.

Referenz:

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

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „1H NMR Ethyl Acetate Coupling gezeigt“ Von 1H_NMR_Ethyl_Acetate_Coupling_shown.gif: T.vanschaikderivative work: H Padleckas (Vortrag) – Diese Datei wurde abgeleitet von 1H NMR Ethyl Acetate Coupling gezeigt – 2.png (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 2. „Benzol c13 nmr“ Von DFS454 (Gespräch) – (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia