Resonancia magnética nuclear de carbono-13
La resonancia magnética nuclear de carbono-13 (C13) (más comúnmente conocida como espectroscopia de RMN de carbono-13 o espectroscopia de RMN de 13 C o, a veces, simplemente denominada RMN de carbono ) es la aplicación de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) al carbono . Es análogo a la RMN de protones (1
H
RMN) y permite la identificación de átomos de carbono en una molécula orgánica al igual que la RMN de protones identifica átomos de hidrógeno . La RMN de 13 C detecta sólo el13
C
isótopo _ El principal isótopo de carbono,12
C
no se detecta. Aunque es mucho menos sensible que la espectroscopia de RMN de 1H, la espectroscopia de RMN de 13C se usa ampliamente para caracterizar compuestos orgánicos y organometálicos . [1]
Los desplazamientos químicos de 13C NMR siguen los mismos principios que los de 1H , aunque el rango típico de desplazamientos químicos es mucho mayor que para 1H (por un factor de aproximadamente 20). El estándar de referencia de desplazamiento químico para el 13 C son los carbonos en tetrametilsilano (TMS), [2] cuyo desplazamiento químico se considera de 0,0 ppm.
La espectroscopia de RMN de ^{ 13 } C adolece de complicaciones que no se encuentran en la espectroscopia de RMN de protones. La espectroscopia de RMN de 13 C es mucho menos sensible al carbono que la RMN de 1 H al hidrógeno, ya que el isótopo principal del carbono, el isótopo de 12 C, tiene un número cuántico de espín de cero y, por lo tanto, no es magnéticamente activo y, por lo tanto, no es detectable por RMN. Solo el isótopo 13 C, mucho menos común, presente naturalmente en una abundancia natural del 1,1%, es magnéticamente activo con un número cuántico de espín de 1/2 (como 1 H) y, por lo tanto, detectable por RMN. Por lo tanto, sólo los pocos 13Los núcleos de C presentes resuenan en el campo magnético, aunque esto se puede superar mediante el enriquecimiento isotópico de, por ejemplo , muestras de proteínas . Además, la relación giromagnética (6,728284 10 7 rad T −1 s −1 ) es solo 1/4 de la de 1 H, lo que reduce aún más la sensibilidad. La receptividad general de 13 C es aproximadamente 4 órdenes de magnitud inferior a 1 H. [3]
Imanes de alto campo con perforaciones internas capaces de aceptar tubos de muestras más grandes (normalmente de 10 mm de diámetro para 13 C NMR frente a 5 mm para 1 H NMR), el uso de reactivos de relajación, [4] por ejemplo Cr(acac) 3 ( cromo( III) acetilacetonato ), y las secuencias de pulsos apropiadas han reducido el tiempo necesario para adquirir espectros cuantitativos y han hecho que la RMN de carbono-13 cuantitativa sea una técnica de uso común en muchos laboratorios industriales. Las aplicaciones van desde la cuantificación de la pureza del fármaco hasta la determinación de la composición de polímeros sintéticos de alto peso molecular .
Para una muestra típica, el registro de un espectro de RMN de 13 C puede requerir varias horas, en comparación con los 15 a 30 minutos para la RMN de 1 H. El dipolo nuclear es más débil, la diferencia de energía entre los estados alfa y beta es una cuarta parte de la de la RMN de protones y, en consecuencia, la diferencia de población de Boltzmann es menor. [5]
Algunas sondas de RMN, llamadas criosondas, ofrecen una mejora de la señal de 20x en relación con las sondas de RMN ordinarias. En las criosondas, los componentes electrónicos de generación y recepción de RF se mantienen a temperaturas de helio líquido, lo que mejora enormemente su sensibilidad. [6] La contrapartida es que las criosondas son costosas.
