TL; DR Ja, manchmal. Im Allgemeinen sind C-Daten jedoch viel weniger nützlich als H- (und 2D-) Daten, und die Wahrheit ist, dass wir oft darauf verzichten können.

Ich werde meine Antwort auf den Kontext der organischen Chemie beschränken. Zunächst beantworte ich Ihre Frage direkt: Wird 13 sup> C-NMR jemals anstelle von ^{1 sup> H-NMR verwendet? Die Antwort lautet: Ja.}

Ich kann mir jedoch nur einen Fall vorstellen, in dem dies der Fall wäre. Dies ist der Fall, wenn es eine starke Peaküberlappung im 1H-NMR gibt, so dass man es nicht zuverlässig verwenden kann, um festzustellen, ob man (zum Beispiel) eine Mischung aus Verbindungen oder nur eine einzelne Verbindung hat. In einem solchen Fall ist das 13C-NMR (das viel mehr dispergierte Peaks und daher nahezu keine Überlappung aufweist) informativer als das 1H-NMR. Dies ist im Allgemeinen nicht sehr häufig.

Ich möchte jedoch über eine direkte Antwort hinausgehen und über die Nützlichkeit von ^{13 sup> C-Daten im Allgemeinen sprechen. Sie haben Recht damit, dass das H-NMR hilfreicher ist als das C. Dies ist im Allgemeinen richtig, und die Hauptgründe dafür sind zweierlei:}

1. ^{13 sup> C-NMR liefert einfach nicht so viele Informationen wie 1 H-NMR. Das einzig Nützliche, das man aus dem 13C-NMR erhalten kann, ist die Liste der chemischen Verschiebungen - aber diese wiederum sind für alle außer den einfachsten Molekülen praktisch unmöglich zu interpretieren. Andererseits liefert das 1H-NMR Informationen über Protonenumgebungen (Verschiebungen), die Anzahl der Protonen (Integrale) und begrenzte Informationen über die molekulare Konnektivität (Kopplungen).}

2. Wie Porphyrin schrieb, dauert das 13 C-NMR signifikant länger als das 1 H-NMR, weil (a) die natürliche Häufigkeit von 13 13 ist > C ist viel niedriger (b) das gyromagnetische Verhältnis von C ist kleiner.

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Von allen NMR-Daten, die organische Chemiker sammeln, ist das 13C-NMR bei weitem das am wenigsten nützliche und zeitaufwändigste Spektrum. Allein besteht seine einzige wirkliche Verwendung darin, einen "Fingerabdruck" des Moleküls und möglicherweise einige Informationen über vorhandene funktionelle Gruppen bereitzustellen. In den meisten Fällen ist das 13C-NMR in der Tat weniger hilfreich als das 1H-NMR. Die Frage lautet dann: " Warum nehmen die Leute immer noch 13 C-NMRs? " Bevor ich fortfahre, sollte ich jedoch klarstellen, dass die Leute nicht ^{13 sup> C-NMRs bevorzugt gegenüber 1 sup> H nehmen, sondern in Verbindung damit .}

Es kommt in erster Linie auf die Idee des Fingerabdrucks zurück - wenn jeder ^{13 sup> C-Verschiebungen von Molekülen tabelliert, gibt dies dem Chemiker A die Informationen Sie müssen herausfinden, ob es ihnen gelungen ist, das herzustellen, was Chemiker B zuvor hergestellt hat. Sie könnten argumentieren, dass 1 sup> H als Fingerabdruck gut genug ist, aber dies ist nicht immer wahr, und es besteht ohnehin Konsens darüber, dass zwei besser als eins sind: Alle wichtigen Zeitschriften erfordern die Einreichung von 13 C-NMR-Daten für neuartige synthetisierte Verbindungen. Der einzige andere reale Fall, in dem die absoluten 13 C-Verschiebungen nützlich sind, besteht darin, sehr nahe Peaks in 2D aufzulösen Spektren (z. B. HSQC, HMBC) oder in Verbindungen mit sehr wenigen Protonen (wodurch HH- oder HC-Korrelationen in 2D-Spektren weniger nützlich werden). Selbst dann ist es nicht wahr zu sagen, dass die C-Daten gegenüber den 1H-Daten bevorzugt werden.}

Alles in allem ist Ihre Frage vollkommen gerechtfertigt. In den meisten Fällen ist das 13C-NMR weniger nützlich 1 sup> 1H-NMR, und nur in einigen begrenzten Fällen ist es as nützlich als ^{1 sup> H-NMR.}

Tatsächlich gibt es einen ziemlich aktuellen perspektivischen Artikel von Liermann und Schlörer ^{[1] sup>, in dem argumentiert wird, dass das 1D sup> 13 sup> C-NMR nicht aufgezeichnet werden sollte, außer in der Sonderfälle im vorherigen Absatz beschrieben. Die Autoren weisen auch darauf hin, dass die 2D-Spektren als viel nützlichere Fingerabdrücke dienen und eine vorgeschlagene Struktur für ein Molekül viel besser validieren können. Obwohl in überfüllten Spektren der Fingerabdruck 13 sup> C nützlicher sein kann als der Fingerabdruck 1 sup> H, ist er immer noch weniger nützlich als die 2D-Daten, bei denen Peaks in zwei Dimensionen verteilt sind.}

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Referenz

1. Liermann, JC; Schlörer, N. E. Datenverarbeitung in NMR-Anlagen und Zuordnung von NMR-Spektren in Labors für synthetische Chemie: Warum die Validierung elektronischer Strukturen Teil der Routine werden sollte. Magn. Reson. Chem. 2017, 1–7. DOI: 10.1002 / mrc.4675.
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Grundsätzlich ist die Methode für beide Kerne gleich, es gibt jedoch praktische Unterschiede. Das Protonen-NMR ist aufgrund der unterschiedlichen magnetogyrischen Verhältnisse ungefähr viermal empfindlicher, aber was noch wichtiger ist, 99,98% von $ ^ 1 $ H sind in einem Molekül vorhanden, aber nur 1,1% von $ ^ {13} $ C. Wenn Sie also nicht mit $ ^ {13} $ C synthetisieren, wird am häufigsten Protonen-nmr (v teuer usw.) verwendet. $ ^ {13} $ C kann dann auch verwendet werden, wenn das Protonen-NMR nicht definitiv ist. Beachten Sie auch, dass NMR im Allgemeinen nicht nur eine Struktur (Bindungslängen, Winkel), sondern nur die Topologie ergibt, d. H. Dieses Atom neben dieser Gruppe usw.

Praktische Aspekte sind sehr wichtig, wenn Sie entscheiden, welche Experimente durchgeführt werden sollen, und Proton 1Ds sind bei weitem das einfachste und schnellste Experiment, das Sie für gängige organische Moleküle durchführen können. 13C-Experimente benötigen viel mehr Messzeit, was allein ein schwerwiegender Nachteil ist. Es mag Ausnahmen geben, aber in fast allen Fällen ist ein Proton 1D das erste Experiment, das Sie messen, und die einzige Frage ist, welches Experiment Sie zusätzlich zu diesem durchführen.

Es gibt Fälle, in denen die 1H-Experimente durchgeführt werden Nicht allzu nützlich, zum Beispiel, wenn Ihr Molekül nur sehr wenige Protonen hat. Sie würden dieses Experiment wahrscheinlich immer noch durchführen, nur um sicherzustellen, dass Ihre Probe kein anderes Material enthält, das mehr Protonen enthält.

Ein wichtiger Aspekt ist jedoch, dass diese Experimente Ihnen andere Arten von Informationen. Und dann gibt es viel fortgeschrittenere NMR-Experimente, die viel, viel mehr liefern als diese einfachen 1D-Spektren. Was Sie messen, hängt davon ab, wie schwierig Ihr Problem ist und wie sicher Sie sein müssen, dass Sie Recht haben. Sie können viele Informationen aus einem 1H 1D-Spektrum erhalten, aber viele davon sind etwas indirekt. Mit 2D-Experimenten wie COSY, TOCSY, HSQC oder HMBC können Sie die Konnektivität zwischen Kernen in Ihrem Molekül direkt messen. Jedes Experiment gibt Ihnen unterschiedliche Informationen, kein einzelnes Experiment gibt Ihnen alle Informationen über ein Molekül.

http://www.chem.ucla.edu/~harding/notes/notes_14C_cnmr.pdf

Sehen Sie sich das zum Beispiel an.

Wenn sich ein organischer Chemiker für eine NMR-Analyse entscheidet, dient dies hauptsächlich der Charakterisierung eines neu synthetisierten Moleküls. Und (s) / er wird sowohl H1-NMR als auch C13-NMR, IR, MS durchführen und versuchen zu verstehen, indem er alle betrachtet.

Wenn Sie jedoch immer noch eines davon vergleichen oder nur eines davon auswählen möchten, ist das H1-NMR viel schneller und liefert in vielen Fällen viele Informationen, beispielsweise wenn beispielsweise kein Wasserstoff an ein Atom gebunden ist Bei größeren Molekülen, nicht nur bei Fragen der organischen Chemie oder bei NMR-Kursen, können Sie das gesamte Molekül meist nicht nur durch H1-NMR sehen. Nun, wieder wird niemand garantieren, dass C13-NMR Sie dazu bringt, die Struktur vollständig zu lösen.

Komisch ist, dass es sogar Professoren gibt, die sagen, dass man am Ende nur das gesamte Molekül bekommt, wenn man genug auf MS schaut. Theoretisch kann man dies sogar dem IR-Spektrum sagen, da benachbarte Atome tatsächlich einen gewissen Einfluss auf den Ort und die Stärke der Absorption haben. Dies sind jedoch einige Randgedanken, die sehr viel Zeit in Anspruch nehmen, wenn Sie versuchen, sie anzuwenden, und die im Vergleich zu möglichst vielen Analysedaten sehr fehleranfällig sind.

1H ist wahrscheinlich die häufigste, es ist schnell und für kleine Mengen ziemlich intensiv. Sie können es als Fingerabdruck verwenden, um Ergebnisse zu vergleichen, oder Sie können zumindest einige Informationen daraus ermitteln. Daher ist es bevorzugt. Aber wann immer wir eine neue Verbindung herstellen oder wann immer wir uns nicht sicher sind, machen wir auch eine 13C. Das Problem ist, dass Sie mehr Substanz oder eine höhere Konzentration benötigen oder später nicht mehr viel sehen können. In 13C können Sie Ihre Kohlenstoffe nicht so einfach "verstecken" wie in 1H. Und es ist manchmal nützlich, weil Sie sehen können, ob etwas wie in einem substituierten Benzolring quartär ist. Ich denke, es wird weniger verwendet, da die Messung länger dauert und häufig nachts durchgeführt wird, damit das NMR tagsüber für andere verfügbar ist. Aber das ist nur ein operativer Faktor, deshalb würde ich das hier nicht zählen. Obwohl viele Gruppen dies nicht tun, wenn sie ihre Ergebnisse veröffentlichen, ist es im Allgemeinen von Interesse, immer den Retentionsfaktor für die Säulenchromatographie oder den Siedepunkt unter Vakuum, das 1H-NMR, das 13C-NMR, das IR und die Masse zu erwähnen Spektrum. 13C wird auch weniger in praktischen Kursen an Universitäten verwendet, sodass Studenten häufig glauben, dass dies ein Problem wäre. Gleiches gilt für 2D-NMR. Die Option ist immer verfügbar und sollte kein Problem sein, wenn Sie den Bediener fragen. Aber dieser verbreitete Mythos, dass es etwas ist, was Sie aufgrund von Kosten oder Schwierigkeiten nicht tun würden, ist einfach nicht wahr. Wenn Sie Ihre Verbindung nicht bestimmen können, können Sie immer nach der erweiterten Option fragen. Am Ende kommt es also darauf an, ja, 1H ist Standard, denn in den meisten Fällen wissen Sie, was Sie tun möchten, aber 13C ist auch ziemlich häufig.