Введение в ЯМР

Использование углеродных спектров предоставляет дополнительные возможности, связанные с использованием полного или частичного подавления спин-спинового взаимодействия протонов, входящих в состав молекулы с ядрами атомов углерода. Если в составе молекулы нет эквивалентных атомов углерода, то спектр с полным подавлением спин-спинового взаимодействия может быть использован для подсчёта числа атомов углерода, т.к. в большинстве случаев, каждый химически отличный от другого атом углерода будет давать отличный от других атомов пик. С другой стороны, подавление только дальних взаимодействий (частичное подавление) позволяет выявить число протонов, непосредственно присоединённых к данному атому углерода. Наконец, химические сдвиги атомов углерода позволяют установить природу многих функциональных групп. Например, ядра атомов углерода, входящие в состав кетонов имеют резонансные линии в районе 200 м.д., альдегидные углероды дают линии в районе 190 м.д., карбоксильные углероды дают линии в районе 180 м.д., углероды эфиров и амидов - в районе 170 м.д., углероды бензольного кольца дают линии в районе 140-150 м.д. При обсуждении углеродных спектров следует иметь в виду, что интенсивности линий не пропорциональны числу углеродных атомов, обусловивших эти пики, и что в виду малого природного содержания ¹³C, невозможно наблюдать расщепления линий ядер ¹³C под действием соседних ядер ¹³C.

В качестве следующего примера рассмотрим углеродные спектры соединения, в состав которого входят углерод, водород и хлор

В спектре с полным подавлением видно 5 пиков - один в алифатической области и четыре в ароматической области. Четыре пика в ароматической области спектра с полным подавлением свидетельствуют о том, что соединение должно иметь элемент симметрии, который обуславливает два набора, каждый из которых состоит из двух эквивалентных атомов углерода.

В данном случае, в первый набор будут входить углероды 2 и 6, а во второй - 3 и 5.  В отсутствии элемента симметрии было бы шесть пиков, соответствующих шести атомам углерода бензольного кольца. Линии каждого из этих наборов в спектре с частичным подавлением расщепляются на 2 компоненты под действием протонов, относящихся к данным атомам углерода, а линии углеродов, к которым присоединены заместители (1 и 4), в спектре с частичным подавлением остаются нерасщеплёнными. Такой вариант может быть результатом либо двух одинаковых заместителей в орто-положении, либо двух разных заместителей в пара-положении. Поскольку на спектрах имеются линии, свидетельствующие о наличии  CH₃  (четыре линии на спектре с частичным подавлением в области алифатических углеродов), то неизвестное 3 должно содержать бензольное кольцо с двумя заместителями (Cl и CH₃) в пара положении. Таким образом, неизвестное 3 это парахлортолуол.