Spectroscopie 13CRMN

Comme nous l'avons déjà signalé dans l'étude de la RMN du proton, l'isotope le plus abondant du carbone, le \(\textrm{}^{12}\textrm C\), a un spin nucléaire \(\textrm I = 0\). En conséquence, le noyau du \(\textrm{}^{12}\textrm C\) ne présente pas de moment magnétique et n'est donc pas observable par RMN.

Nous pouvons remarquer que cette situation conduit à une précieuse simplification des spectres en RMN du proton. En effet, la présence dans les spectres du proton de couplages hétéronucléaires entre proton et \(\textrm{}^{12}\textrm C\), en supplément des couplages homonucléaires associant les protons aurait pour conséquence une augmentation de la multiplicité et donc une aggravation de la complexité des spectres. On peut d'ailleurs faire la même remarque à propos de \(\textrm{}^{16}\textrm O\).

Mais cette absence de signal RMN pour le \(\textrm{}^{12}\textrm C\) représente aussi une importante perte d'information structurale, puisqu'elle concerne le « squelette » carboné. Il est certes possible d'approcher ce squelette en RMN du proton ou HMR, en particulier pour les carbones hydrogénés, mais cela est plus complexe pour des carbones non hydrogénés, dit « quaternaires », siège de ramification ou de fonction. Seuls des effets à longue distance (effet \(\alpha\) ou \(\beta\) ) permettent d'en envisager la présence.

Heureusement le carbone possède un isotope plus rare le \(\textrm{}^{13}\textrm C\) qui est caractérisé par un spin nucléaire \(\textrm I=\frac{1}{2}\), analogue à celui du proton ce qui va fortement faciliter la compréhension des règles de multiplicité. Cet isotope est présent naturellement et correspond à 1.10% de la population des isotopes pour un carbone donné. Il est donc possible de « voir » le carbone en RMN, c'est la RMN du \(\textrm{}^{13}\textrm C\).