Analyse spectrale c-Spectre de RMN

Présentation de la Résonance magnétique nucléaire Découverte par I.I. Rabi en 1938 (prix Nobel 1944), puis F. Bloch et E.M. Purcell (prix Nobel 1952) Elle concerne les noyaux de nombre impair de nucléons ( 1 H, 13 C, 17 O, 19 F, 31 P...) mais en chimie organique (et médecine) la RMN du proton ( 1 H) est particulièrement utile. Elle est un moyen non-destructif et non-invasif d’obtenir les formules et structures de molécules.

RMN du proton Les protons des molécules organiques soumis à des champs magnétiques très intenses (20 à 26 T) peuvent subir des transitions entre deux niveaux d’énergie très proches: Niveaux nucléaires: MeV ↔ rayons γ (gamma) Niveaux atomiques: eV ↔ visible-UV Niveaux en RMN: μeV ↔ ondes hertziennes (0,9 à 1 GHz)

Déplacement chimique Les fréquences absorbées et réémises sont très précises mais sont influencées par l’environnement chimique des protons et subissent de très petits décalages appelés « déplacement chimiques », notés δ et comptés en ppm par rapport à la fréquence de référence (δ=0) On les représente sur un axe orienté de droite à gauche

Ethanol  (ppm) CH 3 – CH 2 – OH  (ppm) 1,2 3,6 4,7

Protons équivalents Des protons qui ont le même environnement chimique vont résonner pour la même fréquence et auront donc le même déplacement chimique Benzocaïne: O O H2NH2N H 2 N – C 6 H 4 – CO – O – CH 2 – CH 3  (ppm) 4,1 6,6-7,85 4,3 1,35

Couplage et multiplicité Un proton (ou un groupe de protons équivalents) qui a n protons équivalents voisins aura son signal multiplié en n+1 pics (multiplet). (Phénomène de couplage entre oscillateurs légèrement différents) Les protons équivalents ne se couplent pas (Cl-CH 2 -CH 2 -Cl) Les protons liés à des atomes d’Oxygène ou Azote ne peuvent se coupler avec d’autres. Ils donnent des singulets.

Ethanol  (ppm) CH 3 – CH 2 – OH  (ppm) 1,2 3,6 4,7 Multiplicité 3 4 1

Ethanol  (ppm) CH 3 – CH 2 – OH  (ppm) 1,2 3,6 4,7 Multiplicité Intégration H 2H 3H h1h1 h2h2 h3h3 Intégration du signal

 (ppm) Ethanoate de méthyle CH 3 – CO – O – CH 3  (ppm) 2 3,7 Multiplicité 1 1 Intégration 3 3

 (ppm) 2-méthylbutan-2-ol HO – (CH 3 ) 2 C – CH 2 – CH 3  (ppm) 3,5 1,25 1,45 0,9 Multiplicité Intégration

 (ppm) Benzocaïne H 2 N – C 6 H 4 – CO – O – CH 2 – CH 3  (ppm) 4,1 6,6-7,85 4,3 1,35 Multiplicité Intégration O O H2NH2N