Почему углерод-13 используется в ЯМР-спектроскопии Углерод-12, самый распространенный изотоп углерода, имеет нулевой спин из-за четного числа протонов и нейтронов. Это делает его непригодным для ядерного магнитного резонанса (ЯМР), поскольку в магнитном поле не происходит переходов между энергетическими уровнями. Напротив, углерод-13 имеет нечетное количество нейтронов, что придает ему спин, равный 1/2, что позволяет наблюдать изменения энергетического состояния с помощью электромагнитного излучения.
Проблемы с низкой чувствительностью в ЯМР-спектроскопии C13 Естественное содержание углерода-13 составляет всего около 1%, что затрудняет обнаружение сигнала. Его гиромагнитное отношение значительно ниже, чем у ядер водорода (протонов), что приводит к более слабым сигналам — примерно в 400 раз менее чувствительным по сравнению с протонной ЯМР-спектроскопией.
Проблемы со временем накопления и ослабления сигнала Атомы C13 имеют более длительное время релаксации по сравнению с протонами; для некоторых из них требуются сотни секунд по сравнению с простыми секундами или долями для ядер H1. Для получения четких спектров без шумовых помех требуются длительные задержки между импульсами в процессе сбора данных — трудоемкая задача, требующая большого количества образцов.
Различия в масштабах "Химического сдвига" между Протонным и C-ЯМР Диапазоны "химического сдвига" шире для C-ядерного магнитного резонанса (от ~ -50 ppm до +300 ppm). В отличие от перекрывающихся пиков, наблюдаемых в аналогах более узкого масштаба, таких как анализы на основе водорода, где перекрытия часто затрудняют ясность, здесь вместо этого преобладают четкие разделения, позволяющие лучше дифференцировать функциональные группы, присутствующие внутри изучаемых органических молекул