核磁共振碳譜的特點和優點

^{核磁共振氫譜的主要參數有化學位移、峰的裂分和耦合常數，、峰面積，這些參數都在核磁共振氫譜中反映出來，但核磁共振碳譜的外觀和氫譜有很大的差別。}

  核磁共振碳譜測定的是¹³C核，其同位素豐度只有大約1%，因此在碳譜中看不到碳碳之間的耦合裂分。再者，由于在測定碳譜時進行對氫的去耦，碳譜中沒有相連的氫原子而引起的譜峰的裂分，因此在碳譜中呈現的是一條條的譜線（特殊情況下可能出現鈍峰）。之所以采用對氫去耦是為了防止因氧對于碳(¹³C)譜線的裂分而產生的重疊（如果不對氫進行去耦操作，碳譜中譜峰的重疊會很嚴重），并提高碳譜的靈敏度。因此在碳譜中看不到峰組，只有譜線。在一般情況下，由于碳譜譜線的線寬都不寬，因而不測定譜線的積分數值。當然，譜線的高度大致反映碳原子的數目。

   核磁共振碳譜的橫坐標是化學位移，縱坐標是譜峰的強度，其高度近似反映碳原予的數目。如果對碳原子的定量要求高，或者普通的全去耦碳譜的結果不夠明了，可以作定量碳譜（需要采用特殊的脈沖序列）以得到準確的碳原子定量信息。

   圖2.1為化合物C2-1的碳譜。

   核磁共振碳譜具有下列的特點，對于推導未知物結構或者確認結構都很重要：

   (1)碳原子構成有機化合物的骨架，有些官能團不舍氫原子，但是含碳原子，如羰基、氰基等。

   (2)核磁共振碳譜化學位移數值的變化范圍遠遠大于核磁共振氫譜的范圍。常見官能團氫譜中的化學位移數值很少超過10 ppm，而它們碳譜的變化范圍則可超過200 ppm。

   (3)核磁共振氫譜除了化學位移數值的變化范圍小以外，由于峰組有一定的寬度，因而常有峰組重疊的現象，不易區分。對于天然產物來說，它們的氫譜難以作為指紋式的區分。核磁共振碳譜的化學位移數值變化范圍約是氫譜的20倍，更因為在碳譜中呈現的是一條條的譜線，很少遇到譜線重疊的情況。化合物結構的細微變化都有望在核磁共振碳譜中得到完好的反映。相對分子質量在400以內的有機化合物，若分子無對稱性，原則上

每個碳原子都對應一條譜線。對于天然產物來說，很容易從碳譜來區分。

   (4)測定碳原子的級數已經是常規方法，這對于推導未知物結構很有用。所以，根據核磁共振碳譜和碳原子級數的確定，未知物含有多少個碳原子，伯、仲、叔、季碳原子各是多少，大致是屬于哪類基團，都可以得到結論。

   (5)核磁共振碳譜對于化合物的立體結構敏感，適宜解決立體化學的問題。

   在這里有必要說明核磁共振碳譜的低靈敏度。

   核磁共振信號的信噪比S/N 可用式(2.1)表示：

    式(2.1)右端的N是所測量的磁性核數目，它正比于同位素豐度。由于¹³C的同位素豐度僅約1%，單從這點考慮，碳譜就比氫譜的信噪比低了兩個數量級，γ_exe和γ_det分別是激發核和檢測核的磁旋比，13C核的磁旋比y只有氫核的1／4，因此碳譜的信噪比相對比氫譜又低很多。由于上述原因，測定樣品的碳譜必須累加。在記錄與碳原子有關的二維核磁共振譜時，由于有一定的機制增加”C核的檢測靈敏度，因此在鑒定有機化合物結構的一套核磁共振譜圖中，記錄碳譜是最費機時的。