Ressonância Magnetica Nuclear

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MONTES CLAROS – UNIMONTES
PROGRAMA DE GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE - CCBS
		
Ana Paula Fonseca Oliveira
Guilherme Gonçalves Mota
João Vitor Da Silva Rodrigues
Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio e Carbono 
Montes Claros, MG , Fevereiro de 2017
culturegui@yahoo.com.br
http://www.oocities.org/vienna/choir/9201/espectrometria3.htm
Esboço 
INTRODUÇÃO
A Ressonância Magnética Nuclear é uma técnica analítica versátil que pode ser utilizada desde a análise de compostos químicos simples à elucidação estrutural e investigação da dinâmica de proteínas e imagiologia de órgãos de seres vivos de um modo não invasivo e não destrutivo. As propriedades de ressonância magnética têm origem na interação entre um átomo em um campo magnético externo (B0), de forma mais precisa, é um fenômeno em que partículas contendo momento angular e momento magnético exibe um movimento de precessão quando estão sob ação de um campo magnético externo (B0) (MAZZOLLA, 2009). 
Foi descoberta em 1945 por Bloch e Purcell (Prémios Nobel da Física em 1952) na sequência dos trabalhos de Isidor I. Rabi (Prémio Nobel da Física em 1944). Ao longo do tempo, muitos outros investigadores contribuíram de forma decisiva para o desenvolvimento e para a aplicação desta técnica, como se pode constatar pela lista de investigadores que foram laureados com o Prémio Nobel por contribuições para a RMN (Tabela 1)[4]. 
PRINCÍPIOS BÁSICOS 
A Espectroscopia é o estudo da interação da radiação eletromagnética (REM) com a matéria. Essa radiação pode ser vista como uma onda com duas componentes, uma elétrica e outra magnética, que oscilam perpendicularmente entre si, sendo ambas também perpendiculares à direção de propagação da luz (Figura 1). 
A interação entre a radiação eletromagnética e a matéria pode ocorrer de duas formas: pela sua componente elétrica ou pela sua componente magnética. Uma das diferenças fundamentais entre a RMN e as outras formas de espectroscopia reside no fato de que, na RMN, essa interação se dá com o campo magnético da REM e não com o campo elétrico, como é o caso, por exemplo, do infravermelho ou do ultravioleta. A REM de interesse em análises químicas vai desde os raios gama (alta energia) até as ondas de rádio (baixa energia). Para cada tipo de espectroscopia é exigido um tipo de excitação e, para cada uma delas, existe uma quantidade definida de energia, ou seja, esses fenômenos são quantizados. Isso quer dizer que uma radiação de freqüência determinada e característica é absorvida para uma determinada transição. A RMN encontra-se na região das ondas de rádio (radiofreqüências). Em princípio, pode-se dizer que a RMN é uma outra forma de espectroscopia de absorção. Em um campo magnético, sob determinadas condições, uma amostra pode absorver REM na região da radiofreqüência (rf), absorção essa governada por características da amostra. Essa absorção é função de determinados núcleos presentes na molécula, que são sensíveis à radiação aplicada e, por isso, esses núcleos são alvo de estudo para a compreensão da RMN. 
A RMN explora as propriedades magnéticas dos núcleos dos átomos. Os núcleos dos átomos podem ser vistos como pequenos piões com carga que rodopiam em torno do seu eixo, gerando o seu próprio pequeno campo magnético (Figura 2).
 
Apesar de existirem núcleos que não exibem qualquer campo magnético (por exemplo, o 12C), a maior parte dos núcleos comportam-se como pequenos magnetes (por exemplo, o 1 H ou o 13C). Normalmente, estes núcleos estão dispostos de forma aleatória (Figura 3). 
No entanto, quando colocados sob a influência de um forte campo magnético externo, são obrigados a alinhar-se em orientações específicas. Estas orientações alinhadas com o campo magnético caracterizam-se por terem diferentes níveis energéticos. 
Quando expostos a uma radiação electromagnética na frequência rádio,os núcleos recebem energia e são obrigados a “saltar” para uma outra orientação (de nível energético superior) (Figura 4). 
Ao retomarem a sua orientação original os núcleos libertam energia, emitindo uma radiação característica. Este fenômeno designa-se por ressonância magnética nuclear e dá o nome a esta técnica de caracterização. Diz-se também que a RMN é uma técnica espectroscópica, uma vez que faz uso de radiação electromagnética(neste caso na frequência rádio). Com base neste fenômeno, numa experiência de RMN sujeita-se uma amostra a um intenso campo magnético(Figura 5). 
Seguidamente, expõe-se a amostra a um varrimento de radiação electromagnética na frequência rádio. No momento em que a frequência do aparelho corresponde exatamente à frequência de ressonância característica do núcleo (que se designa por frequência de Larmor), os núcleos mudam para outra orientação. Desligando a fonte de radiação electromagnética, os núcleos retomam a sua orientação original emitindo uma radiação que origina um sinal eléctrico. Após tratamento matemático (transformação de Fourier- FT) é possível traçar um gráfico da intensidade do sinal em função da frequência aplicada a que chamamos espectro de RMN. As frequências de ressonância dos núcleos dependem, não só da natureza do núcleo em estudo, mas também do ambiente químico, aparecendo em sítios diferentes do espectro de RMN. As frequências de ressonância são expressas numa unidade que se designa por desvio químico (e é expressa em ppm). Este desvio químico indica a localização de um sinal de RMN em relação a um padrão, que por convenção tem um desvio químico igual a 0 ppm. Assim sendo, a RMN permite determinar o número e o tipo de grupos químicos num composto, sendo desta forma uma técnica valiosa para a obtenção de informação sobre a estrutura de moléculas.
SPIN NUCLEAR 
A grandeza física envolvida em RMN é o spin nuclear O fenômeno de rotação (spin) nuclear, ou momento angular da rotação nuclear e uma propriedade intrínseca de um núcleo (BROWN et al, 2001). A sua existência foi proposta por dois físicos Samuel Abraham Goldsmith (1902– 1978) e George Eugene Uhlenbeck (1900 – 1988), no ano de 1925, a fim de aplicar inicialmente aos elétrons para explicar certos padrões da resposta espectral, foi posteriormente estendida às partículas subatômicas, incluindo os prótons, nêutrons e antipartículas (GARCIA, 1998). O momento magnético µ gerado pode ser descrito em termos do número de spin I, cujos valores, calculados pela mecânica quântica5,6, podem ser 0, 1/2, 1, 3/2 etc. Como se sabe, núcleos que apresentam tanto massas atômicas quanto números atômicos pares não possuem spin, sendo, consequentemente, o número de spin igual a zero. É o caso do 12C, 16O, 32S etc. Esses núcleos não têm momento angular associado e, portanto, não exibem propriedades magnéticas, o que implica a ausência de sinais detectáveis por RMN. Núcleos com spin I ≠ 0 são, em princípio, detectáveis por RMN. A detecção desses núcleos está relacionada a condições experimentais especiais, que não serão aqui abordadas. Dentre os diferentes núcleos detectáveis por RMN, núcleos com I = ½ são bastante apropriados para uma compreensão mais simplificada da técnica. 
 
ORIGEM DO SINAL 
  Assim como os elétrons possuem o número quântico spin (S), os núcleos de 1H e de alguns isótopos também possuem spin. O núcleo do hidrogênio comum é como o elétron: seu spin é 1/2 e pode assumir dois estados: +1/2 e -1/2. Isto significa que o núcleo do hidrogênio possui dois momentos magnéticos. Outros núcleos com número quântico spin igual a 1/2 (veja mais sobre momento magnético spin em Termos de Russel-Saunders), são os dos isótopos 13C, 19F e 31P. Elementos como 12C, 16O e 32S não têm spin (DS = 0) e por isso não dão espectros de RMN. Há ainda núcleos com spin maior que 1/2. Porém, vamos estudar apenas os espectros de 1H e de 13C, ambos com DS = 1/2. 
Como o próton tem carga elétrica, a rotação a rotação do próton gera um pequeno momento magnético - momento cuja direção coincide com a doeixo do spin. Este pequeno momento magnético confere ao próton em rotação as propriedades de uma pequena barra magnetizada. Na ausência de campo magnético externo, os momentos magnéticos dos prótons de uma amostra estão orientados ao acaso. Quando um composto contendo hidrogênios (portanto, prótons) é colocado num campo magnético externo, os prótons só podem assumir uma de duas orientações possíveis em relação ao campo magnético externo. O momento magnético do próton pode estar alinhado "paralelamente" ao campo externo, ou "antiparalelamente" ao campo. estes dois alinhamentos correspondem aos dois estados de spin mencionados anteriormente. 
Como vemos, os dois alinhamentos do próton num campo magnético não têm a mesma energia. Quando o próton está alinhado a favor do campo (paralelamente) sua energia é mais baixa que a energia quando está alinhado contra o campo magnético (antiparalelamente). Sem campo magnético não há diferença de energia entre os prótons, e a diferença de energia gerada pelo campo externo aplicado depende da intensidade desse campo. É necessária certa quantidade de energia para fazer o próton passar do estado de energia mais baixa para o estado de maior energia. No espectrômetro de RMN 1H esta energia é proporcionada pela radiação eletromagnética utilizada (radiofrequência). Quando ocorre esta absorção dizemos que os núcleos estão em ressonância com a radiação. 
A primeira característica a realçar no espectro de RMN 1H é a relação entre o número de sinais no espectro e o número de tipos diferentes de átomos de hidrogênio no composto (veremos mais adiante as diferenças entre os átomos de hidrogênio). O que é importante na análise de um sinal no espectro não é a sua altura, mas a área subentendida pelo pico. Estas áreas, quando medidas com exatidão, estão entre si na mesma razão que o número de átomos de hidrogênio que provocam cada sinal. Os espectrômetros medem automaticamente estas áreas e plotam curvas denominadas curvas integrais, correspondentes a cada sinal. As alturas das curvas integrais são proporcionais às áreas subentendidas pelos sinais. A resolução e nitidez dos espectros de RMN dependem da intensidade do campo magnético utilizado. Assim, nos aparelhos que utilizam um campo magnético de 7,04 tesla, a diferença de energia corresponde à radiação eletromagnética de 300 MHz. Há instrumentos mais modernos que operam com frequências de 600 e até 800 MHz. 
DESLOCAMENTO QUÍMICO 
Segundo a equação fundamental da RMN já apresentada (n = gB0 /2p), em um espectro de RMN, todas as absorções devidas a um mesmo tipo de núcleo deveriam ocorrer a uma mesma frequência, uma vez que, segundo essa equação, a frequência n depende apenas do campo B0 aplicado e da constante giromagnética de cada núcleo. O espectro obtido experimentalmente,no entanto, mostra que a situação não é exatamente assim, podendo ser observadas diferentes absorções a diferentes frequências.
 
O fator que rege essa diferença de frequências de absorção é denominado blindagem. Esse fenômeno pode ser compreendido levando-se em conta a vizinhança (núcleos e elétrons) na qual se encontra o núcleo que está sendo objeto de análise. Cada uma dessas partículas carregadas está sujeita à influência de campos magnéticos. Tomando como exemplo um átomo de hidrogênio em uma molécula, observa-se que, quando ela é submetida a um campo magnético, o campo induz uma circulação dos elétrons em torno do hidrogênio, em um plano perpendicular ao campo externo. Essa carga circulante gerada é tal que o campo magnético gerado (chamado induzido) pode se opor ou não ao campo externo. No primeiro caso, diz-se que os elétrons produzem um efeito de blindagem sobre o hidrogênio, no segundo, o efeito é de desblindagem desse núcleo. 
 
Dessa forma, o núcleo fica sujeito a um campo magnético efetivo e o grau de blindagem ou desblindagem dependerá da densidade eletrônica próxima dele, ou seja, do ambiente químico em que ele se encontra. Isso justifica diferentes absorções para núcleos próximos a átomos eletronegativos, onde a desblindagem é maior, uma vez que átomos eletronegativos diminuem a densidade eletrônica dos átomos de hidrogênio que estejam em suas vizinhanças. 
Para o etanol (Figura 15), por exemplo, os átomos de hidrogênio do grupo -CH2 encontram-se mais próximos do átomo de oxigênio do que os do grupo . CH3. Por isso, a densidade eletrônica na região próxima ao grupo .CH2 será menor que na região próxima ao grupo .CH3, o que torna os primeiros mais desblindados com relação a esses últimos. 
Conclui-se, então, que núcleos em diferentes ambientes químicos apresentarão diferentes frequências de absorção devido a diferentes graus de blindagem ou desblindagem. A diferença entre essa frequência de absorção com relação a um determinado núcleo-referência (chamado padrão) é denominada deslocamento químico. Assim, núcleos quimicamente equivalentes (em semelhantes ambientes eletrônicos) apresentam o mesmo deslocamento químico. 
No etanol, todos os três núcleos de hidrogênio do grupo CH3 apresentam o mesmo deslocamento químico, ocorrendo a mesma coisa com os dois núcleos de hidrogênio do grupo CH2. 
IDENTIFICAÇÃO DOS TIPOS DE HIDROGÊNIO 
Hidrogênios Homotópicos - Numa mesma molécula podem existir vários átomos de hidrogênio equivalentes, isto é, com o mesmo deslocamento químico. Portanto, o sinal destes hidrogênios cai na mesma posição do espectro de RMN. Dizemos que estes hidrogênios são quimicamente equivalentes e são chamados hidrogênios homotópicos. Imagine, por exemplo, a molécula de etano (C2H6). O espectro de RMN 1H desta molécula daria um único pico - um singleto. Mas como é que 6 hidrogênios podem dar apenas um sinal? É porque todos estes hidrogênios do etano têm as mesmas propriedades químicas. Por exemplo, se substituirmos qualquer um dos hidrogênios por um grupo Z qualquer, teremos a mesma molécula C2H5Z, idêntica tanto na estrutura geométrica e espacial quanto nas propriedades físico-químicas. Nós sabemos que no grupo metil (-CH3) todos os três hidrogênios são equivalentes, pois existe a possibilidade de rotação da ligação sigma. Assim, se substituirmos um hidrogênio qualquer de cada um dos carbonos do etano por um grupo Z, teremos a mesma molécula. Já na molécula de eteno (H2C=CH2) a ligação dupla não permite o giro, e podemos formar dois compostos isômeros diferentes (cis e trans) se substituirmos um hidrogênio de cada um dos carbonos (veja mais detalhes em isomeria geométrica). Apesar disso, a molécula é simétrica, isto é, existe um plano de simetria em sua estrutura. Essa simetria faz com que existam hidrogênios homotópicos, ou seja, que são interpretados como um único sinal. Veja agora o seguinte exemplo: 
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Na molécula do 2-metilpropeno acima temos dois grupos de hidrogênios homotópicos (em azul e em vermelho). Substituindo qualquer um dos dois hidrogênios azuis por um bromo, temos a mesma molécula: 1-bromo 2-metilpropeno. Também podemos substituir qualquer um dos seis hidrogênios vermelhos por um bromo, e teremos a mesma molécula: 3-bromo 2-metilpropeno. Assim, o 2-metilpropeno dá dois sinais no espectro de RMN 1H: um correspondente aos hidrogênios homotópicos azuis e outro correspondente aos hidrogênios homotópicos vermelhos. Podemos dizer que os hidrogênios são homotópicos porque possuem a mesma vizinhança, e o espectro de RMN 1H não detecta diferenças químicas entre estes hidrogênios, já que eles têm o mesmo grau de blindagem. A diferença entre os dois sinais do 2-metilpropeno é o deslocamento químico dos dois grupos de hidrogênios e o valor da curva integrais dos picos: a curva dos hidrogênios azuis terá valor relativo 2 (dos dois prótons) e a curva dos hidrogênios vermelhos terá valor relativo 6 (dos 6 prótons). 
Hidrogênios Enantiotópicos e Diasterotópicos - Se a substituição de cada um dos hidrogênios pelo mesmo grupo leva a compostos que são enantiômeros, os dois átomos de hidrogênio são enantiotópicos. Eles têm o mesmo deslocamento químico e dão apenas um sinal no espectro. Veja o exemploabaixo: 
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Os dois átomos de hidrogênio do brometo de etila são enantiotópicos. O composto então dá dois sinais no espectro de RMN 1H: um correspondente aos três prótons do grupo metil (são homotópicos) e outro correspondente aos dois prótons enantiotópicos, que também são equivalentes.
          Se a substituição de cada um dos hidrogênios pelo mesmo grupo leva a compostos que são diasteroisômeros, os dois átomos de hidrogênio são diasterotópicos (lembre-se que os diasteroisômeros não formam par objeto-imagem). A identificação de hidrogênios diasterotópicos em um composto é muito importante porque eles não têm o mesmo deslocamento químico e dão sinais diferentes no espectro, embora na maioria das vezes estes dois sinais estejam tão próximos que torna-se difícil distinguí-los, a não ser que se utilize um espectrômetro de alta frequência. Os hidrogênios diasterotópicos, portanto, podem explicar o aparecimento de sinais extras no espectro. Veja os exemplos abaixo: 
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DESDOBRAMENTO DO SINAL 
Desdobramento do sinal é o fenômeno que ocorre graças às influências magnéticas, sobre os átomos de hidrogênio responsáveis pelo sinal, de outros átomos de hidrogênio adjacentes. Este efeito é conhecido como acoplamento spin-spin. O acoplamento de um hidrogênio com outro gera um pico duplo (dupleto), o acoplamento entre três hidrogênios gera um pico triplo (tripleto) e assim por diante. Sinais com múltiplos picos (mais de 7 ou 8) podem ser chamados multipletos. 
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Os efeitos do acoplamento spin-spin são transferidos principalmente pelos elétrons de ligação e não são usualmente observados se os prótons acoplados estiverem separados por mais de três ligações sigma.
          Não se observa desdobramento de sinal de prótons equivalentes (homotópicos) ou enantiotópicos, ou seja, não há desdobramento de sinal entre prótons com mesmo deslocamento químico. Assim, por exemplo, no espectro do etano (CH3CH3) há apenas um pico (singleto), correspondente aos seis átomos de hidrogênio homotópicos. Veja alguns exemplos de análise de espectros de RMN 1H: 
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O grupo OH age como um grupo "retirador de elétrons", ou seja, devido à sua alta eletronegatividade, a densidade eletrônica da molécula está deslocada a favor desse grupo, e o efeito indutivo na cadeia segue também esse sentido. Assim, da esquerda para a direita, os hidrogênios têm a densidade eletrônica diminuída, o que explica o deslocamento químico desses prótons no espectro ao lado (lembre-se de que quanto maior a blindagem dos prótons, mais para a direita do espectro será o seu deslocamento químico).
          Os H vermelhos são homotópicos, portanto, têm o mesmo deslocamento químico. Eles acoplam-se entre si e com os H azuis, que estão separados dos hidrogênios em vermelho por menos de quatro ligações. O sinal é desdobrado num tripleto, porém, esse desdobramento é devido somente ao acoplamento com os H azuis); o acoplamento entre os hidrogênios homotópicos gera apenas um aumento da intensidade do pico (a curva integral tem valor 3). Pode-se generalizar que o número de picos no sinal de um próton é igual ao número de prótons adjacentes + 1.
          Seguindo o mesmo raciocínio feito acima, temos que:
Os H azuis são homotópicos. Eles acoplam com os H vermelhos e com os H verdes, formando um sexteto de curva integral 2.
Os H verdes são homotópicos. Eles acoplam com os H azuis, formando um tripleto de curva integral 2. Pela teoria, os H verdes deveriam acoplar com o H da hidroxila, pois a distância é de três ligações. No entanto, hidrogênios de hidroxilas muitas vezes, mesmo estando separado de outro hidrogênio por menos de quatro ligações sigma, não sofrem acoplamentos com outros prótons, a não ser em presença de solventes específicos, que diminuem a polaridade do meio. A ausência desse acoplamento ocorre normalmente porque as hidroxilas fazem ligações de hidrogênio intermoleculares, que dificultam a interação com outros prótons.
ACOPLAMENTO SPIN SPIN
Basicamente, existem dois tipos de acoplamento spin-spin: o acoplamento homonuclear, quando o acoplamento ocorre entre o mesmo tipo de núcleos, como, por exemplo, quando hidrogênios em diferentes ambientes químicos acoplam entre si, e o acoplamento heteronuclear, que ocorre entre núcleos diferentes, como, por exemplo, entre hidrogênio e carbono. Por meio da Mecânica Quântica, sabe-se que o desdobramento de um sinal de singleto para dupleto, tripleto, etc. (chamado de multiplicidade) pode ser dado pela relação 2nI+1, onde n é o número de núcleos vizinhos em diferentes ambientes químicos e I é o número de spin do núcleo que está sendo analisado. Para núcleos com spin I = ½ , a multiplicidade será dada simplesmente por (n+1).
Assim, no espectro de hidrogênio do etanol (Figura 15), desprezando-se o hidrogênio do grupo .OH, devido ao processo de troca química, (não abordado aqui), serão observados dois sinais devidos a acoplamento homonuclear: um relativo aos hidrogênios da metila e outro aos hidrogênios do grupo .CH2, uma vez que se encontram em diferentes ambientes eletrônicos e que, portanto, apresentarão diferentes deslocamentos químicos. Esses sinais, entretanto, não aparecem como singletos (Figura 15).
A multiplicidade é dada por (n+1): os três hidrogênios da metila têm dois vizinhos (os dois hidrogênios do grupo .CH2); logo, o seu sinal aparecerá no espectro como um tripleto (2 + 1 = 3), observado em torno de 1 ppm. Analogamente, os dois hidrogênios do grupo .CH2 têm como vizinhos os três hidrogênios da metila e seu sinal será um quarteto (3 + 1 = 4), cuja absorção é obervada em torno de 3,5 ppm.
A intensidade dos picos de um multipleto não é a mesma. Ela está associada ao número de transições naquela determinada frequência de cada um dos picos observados. Para núcleos com I = ½, a intensidade dos picos do multipleto pode ser obtida a partir do triângulo de Pascal (Figura 17), dispensando o cálculo dos números de transições associadas a cada um dos picos. Assim, para um dupleto, por exemplo, a intensidade dos sinais será de 1:1; para um tripleto, de 1:2:1; para um quarteto, de 1:3:3:1; e assim por diante, segundo os valores expressos no triângulo de Pascal.
ACOPLAMENTO J
A distância entre cada um dos picos de um multipleto é chamada de constante de acoplamento J (Figura 18), e indica o quanto um acoplamento entre núcleos é efetivo: uma maior constante de acoplamento significa um acoplamento mais efetivo. Além disso, a constante de acoplamento também pode servir para identificar diferentes acoplamentos no espectro.
ESPECTROMETRIA DE RMN DO CARBONO 13 
Embora o 13C corresponda a apenas 1,1% do carbono natural, o fato do núcleo desse isótopo do carbono provocar um sinal de RMN tem grande importância para a análise de compostos orgânicos. O principal isótopo do carbono, o 12C, com abundância natural de cerca de 89,9% não tem spin magnético, e por isso não gera sinais de RMN. De certa maneira, os espectros de RMN 13C são, usualmente, menos complicados que os espectros de RMN 1H e mais fáceis de interpretar. Devido ao fato de o 13C existir naturalmente em porcentagem tão baixa, os sinais de RMN gerados pelos seus núcleos não poderiam ser visualizados no espectro. Porém, a técnica utilizada nos aparelhos de RMN 13C consiste em irradiar um pulso curto e potente de radiofrequência, que excita todos os núcleos de 13C existentes na amostra. Os dados são digitalizados automaticamente e guardados em computador e uma série de pulsos repetidos, que acumula os pulsos, construindo os sinais.
          Ao contrário do espectro de RMN 1H, que necessita apenas algumas miligramas de amostra, na RMN de 13C é preciso de 10 a 200 mg em 0,4 ml de solvente deuterado. Essa grande diferença é necessária para compensar a baixa porcentagem de 13C, e permitir o acúmulo de sinais. Além disso, enquanto no espectro de RMN 1H a faixa de absorção magnética dos prótons varia de 0 a 14 ppm, no espectro de RMN 13C a faixa varia de 0 a 240 ppm. 
OS SINAIS DO ESPECTRO DE RMN 13C: 
Um aspecto que simplificabastante a interpretação do espectro de RMN 13C é o fato de cada tipo de átomo de carbono produzir apenas um pico (singleto). Não há acoplamentos carbono-carbono que provoque o desdobramento do sinal em picos múltiplos. Por isso pode-se utilizar aparelhos de RMN mais simples, de 30 ou 60 MHz, já que não é necessária grande precisão para distinguir sinais desdobrados. Nos espectros de RMN 1H, os prótons que estão próximos uns dos outros (separados por um máximo de 3 ligações) acoplam-se entre si e geram sinais desdobrados. Isso não ocorre com carbonos adjacentes, pois apenas um em cada 100 átomos de carbono tem o núcleo de 13C (cuja abundância é de aprox. 1,1%). Assim, a probabilidade de dois átomos de carbono 13 estarem adjacentes é de 1 em 10.000 (isto é: 1,1% x 1,1%), o que elimina, em princípio, a possibilidade de dois carbonos vizinhos desdobrarem mutuamente os respectivos sinais.
          Embora não ocorram interações carbono-carbono, os núcleos dos hidrogênios ligados ao carbono podem interferir e desdobrar os sinais de 13C em picos múltiplos. É possível, entretanto, eliminar os acoplamentos H-C por uma técnica que irradiação seletiva (técnica de desacoplamento). Eliminadas as interações próton-carbono, num espectro de RMN 13C completamente desacoplado, cada tipo de carbono produz apenas um pico. 
O DESLOCAMENTO QUÍMICO DO 13C: 
 Conforme vimos anteriormente, nos espectros de 1H, o deslocamento químico de um certo núcleo depende da densidade relativa de elétrons em torno do átomo. Baixas densidades eletrônicas em torno de um átomo expõe o núcleo ao campo magnético e provoca o aparecimento de sinais em campos baixos (ppm maiores, para a esquerda da escala) no espectro de RMN. Densidades eletrônicas relativamente altas em torno de um átomo blindam o núcleo contra o campo magnético e provoca o aparecimento de sinais em campos altos (ppm menores, para a direita da escala) no espectro de RMN. Assim, carbonos que estão ligados exclusivamente a outros átomos de carbono e de hidrogênio, têm blindagem elevada diante do campo magnético. Por outro lado, carbonos ligados a grupos eletronegativos, ou seja, grupos "retiradores de elétrons", estão relativamente desblindados. Existem tabelas dos intervalos aproximados do deslocamento químico de carbonos com diferentes substituintes. O padrão de referência, com zero ppm nos espectros de RMN 13C, é também o tetrametilsilano (TMS). Os carbonos do TMS (equivalentes) absorvem energia em 60 ppm (o zero é somente para servir de referência).