Transcript Chapitre 6. Analyse spectrale 6.4. Spectroscopie RMN 1

Chapitre 6. Analyse spectrale
6.4. Spectroscopie RMN
1. présentation du spectre RMN
Exemple : 2. Les protons équivalents
Des protons équivalents sont des protons qui possèdent un environnement chimique identique dans une molécule. Exemples : 1 Chapitre 6. Analyse spectrale
6.4. Spectroscopie RMN
3. Le déplacement chimique
Un noyau 1H possède un moment magnétique de spin nucléaire : c'est un petit aimant qui placé dans un champ magnétique intense peut avoir deux niveaux d'énergie (de manière imagée, on peut voir le spin comme une rotation d’une particule sur elle-­‐même ). L'écart entre ces deux niveaux d'énergie est très faible : des onde-­‐
radio font passer de l'état d'énergie inférieure à l'état d'énergie supérieure. En retournant à l'état d'énergie inférieure, l'énergie libérée est détectée à l'aide d'un récepteur radio. L'enregistrement de ce signal constitue l'enregistrement du spectre RMN. On démontre que : ΔE = constante x Bappliquée = h x f0 ( h-­‐ est la constante de Planck et f0 la fréquence de la radiation émise lors de la transition entre les deux états). Donc tous les protons devraient émettre des photons de même fréquence, celle-­‐ci étant proportionnelle au champ magnétique appliqué. Pourtant ce n’est pas le cas. En effet, l’environnement de chaque proton ( les voisins) modifient le champ magnétique. La séparation entre les deux niveaux dépend du champ magnétique local ( un peu différent de celui appliqué). ΔE= contante x Blocal = h x flocal . Les fréquences des radiations émises sont donc « déplacées » par rapport à f0. Le déplacement chimique est donc proportionnel à la différence δ = flocal -­‐ f0 . 2 correspondants. Il existe d’autres spectres RMN, comme celui du deutérium, du carbone 13,
etc. Le carbone 12 n’a pas de spin nucléaire, donc ne peut pas servir en RMN.
Un spectre RMN du proton représente les pics de résonance des protons en fonction du
déplacement chimique. Un pic (ou un groupement très rapproché de pics) est désigné sous
le terme de signal en RMN. Par exemple, le spectre RMN du proton pour l’éthanol est :
Chapitre 6. Analyse spectrale
6.4. Spectroscopie RMN
ue ; définition
L'abscisse des spectres RMN pourrait être directement une fréquence. Si δ était directement une fréquence, les abscisses des spectres RMN dépendraient du champ magnétique utilisé ! D'où l'introduction d'une référence : le tétraméthylsilane (ou TMS). Le TMS a 12 H équivalents riches en Le déplacement
chimique
est noté
et s’exprime
en ppm
par million).des Il est porté
électrons (blindés) qui résonnent à une fréquence un peu inférieure à celle de (parties
la plupart composés par l’axe des abscisses, qui est orienté à l’envers. Conventuellement, le déplacement de
organiques. référence est celui des protons du tétraméthylsilane (TMS). Autrement dit, le
déplacement vaut 0 ppm pour les protons de cette molécule.
Le tétraméthylsilane
Définition de δ : Remarque : Le
d’une fréquence
est obtenu par la relation
, où
est la fréquence
ne ou TMS :
organiques
...
3.
Cette
Que représente le déplacement chimique
?fiche de cours t'intéresse ?
N'attends plus pour la voir en intégralité !
Hz))/fréquence TMS dans ce champ
Spectre RMN du proton 4/5 basé sur 13 votes.
Vous
êtescaractéristique
ici :
Information : Le déplacement chimique d’un proton, !,
est
de son environnement. Tous
Accueil > Fiches de cours du CP à la Terminale > cours de Physique-chimie > Spectre RMN du proton
les protons équivalents apparaitront donc avec un même déplacement chimique, La valeur de ce
déplacement chimique, ! exprimé en ppm, donne donc une information quant au groupement
chimique auquel est associé le proton étudié. On peut trouver les valeurs de ! dans des tables de
données.
Espace Presse | Qui sommes nous ? | Questions-Contact | CGA | Confidentialité | Crédits
© Copyright 2000-2013 Maxicours RCS PARIS B432623429
Exemple : déplacement chimique de quelques types de Extrait des
tables de données
: déplacement
chimique
deprotons quelques types de protons
u TMS 400 MHz notée "0
+!,,-!
Type de proton
R-CH3
R –CH2-R
R – CH2 -OH
R-CO-CH3
! /ppm
0,8 – 1,2
1,2 – 1,4
3,3 – 3,4
2,1 -2,6
Type de proton
R-OH
R-CO-H
-CH-O-COR (CH3 à CH)
-CH-COOR (CH3 à CH)
! /ppm
0,5 -6
9,5 -9,6
3,7 -4,8
2,0 -2,4
Questions : Déterminer les valeurs des déplacements chimiques des différents massifs pour les 3
molécules précédentes. Vérifier que les valeurs sont conformes à celles de l’extrait de table de
données proposé ci-dessus.
4.
Quelles sont les informations données par la courbe d’intégration ?
Information : L’aire sous les pics est proportionnelle au
nombre de protons équivalents correspondant à ce pic.
La courbe d’intégration permet de calculer le rapport
des aires sous le pic. Le rapport des hauteurs h
(équivalent au rapport des aires) est égal au rapport du
nombre de protons équivalents de chaque signal.
Schéma explicatif :
Données
Les spectres RMN et les courbes d’intégration sont
donnés en annexe 2 pour les 3 molécules suivantes :
2-méthylpropan-2-ol, éthanal et éthanol
Questions
-
3 En utilisant la courbe d’intégration et sans utiliser
la table de données, identifier les différents pics.
Chapitre 6. Analyse spectrale
6.4. Spectroscopie RMN
Exemples : 4. La courbe d’intégration
L’aire sous les pics est proportionnelle au nombre de protons équivalents correspondant à ce pic. La courbe d’intégration permet de calculer le rapport des aires sous le pic. Le rapport des hauteurs h (équivalent au rapport des aires) est égal au rapport du nombre de protons équivalents de chaque signal. 4 Chapitre 6. Analyse spectrale
6.4. Spectroscopie RMN
5. La multiplicité du signal
5. Quelles sont les informations données par la multiplicité du signal ?
Les protons équivalents n’ayant pas d’autres protons dans leur voisinage Définition
:
donnent un signal unique, soit un pic appelé singulet . Lorsque des groupes de Les protons équivalents n’ayant pas d’autres protons dans leur voisinage
protons donnent
équivalents sont unique,
voisins Ha et Hb,), leur influence un signal
soit(par un picexemple appelé singulet.
mutuelle Lorsque
modifie des
le groupes
signal qui sous forme d’un multiplet (pics très de apparait protons équivalents
sont
voisins
(par exemple
rapprochés c
onstituant u
n m
assif). Ha et Hb,), leur influence mutuelle modifie le signal qui apparait sous
forme d’un multiplet (pics très rapprochés constituant un massif).
Règle des (n+1)-­‐uplets : n protons équivalents voisins (portés par des carbones adjacents) conduisent à signal constitué de (n+1) pics Règle des (n+1)-uplets : n protons équivalents voisins (portés par des carbones adjacents) conduisent
à signal constitué de (n+1) pics
Nombre de voisins n
Nombre de pics
allure
1
Doublet – 2 pics
2
5 Triplets – 3 pics
3
Quadruplets – 4 pics
Chapitre 6. Analyse spectrale
6.4. Spectroscopie RMN
6 Chapitre 6. Analyse spectrale
6.4. Spectroscopie RMN
7