1. Spectroscopie RMN du proton

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1 CHAPITRE C9 Spectroscopie RMN Au cours de l élaboration d un composé, la synthèse est susceptible d aboutir à plusieurs produits. Le chimiste doit alors s assurer de la structure des molécules obtenues. Les techniques de spectroscopie permettent, entre autres, d accéder à cette structure. C est le cas de la spectroscopie UV-visible, IR et RMN. Ces techniques sont complémentaires, ainsi les sujets de bac peuvent mêler plusieurs de ces méthodes (exemples : sujets Belin p.239 et 310). La spectroscopie par RMN est une technique d analyse qui permet d élucider la structure d une molécule organique. Le principe de cette technique est complexe ; elle repose sur un phénomène physique, la résonance magnétique des noyaux d hydrogène. Cet aspect physique de la RMN est hors programme mais vous trouverez quelques éléments d explication en parties 1 et Spectroscopie RMN du proton Principe La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d analyse largement utilisée au laboratoire. Elle permet d identifier les atomes d hydrogène d une molécule et informe sur leur environnement chimique, c est-àdire sur le nombre et la nature des atomes de leur environnement proche : Etat initial : un échantillon est placé dans un champ Magnétique B0 Excitation par une onde radio (f > MHz) Résonance : un Noyau d hydrogène donné Résonne avec une fréquence ν Relaxation : le retour à l équilibre provoque l émission d une onde de fréquence ν Enregistrement et traitement mathématique Niveaux énergétiques 1

2 Effet d écran Blindage Déplacement chimique 2

3 Rappel : Application : Le spectre RMN de la butanone présente, entre autres, deux signaux à 1,06 ppm et 2,45 ppm, qui correspondent chacun aux protons des trois atomes d hydrogène des groupements CH 3. Attribuer chaque signal aux protons correspondants. 2. Analyse d un spectre RMN Protons équivalents 3

4 Multiplicité du signal Courbe d intégration d un spectre RMN 4

5 3. Identification de la structure d une molécule 5

6 Résumé des trois étapes d identification 1 Savoir interpréter le déplacement chimique sur un spectre RMN * Sous l effet d un champ magnétique, chaque proton entre en résonance pour une fréquence donnée, appelée fréquence de résonance. * Le déplacement chimique δ i caractérise la résonance des protons indépendamment de la fréquence et du champs magnétique imposés. * Un proton est d autant plus déblindé que la densité électronique autour de lui est faible. * Le déplacement chimique d un proton est d autant plus important qu il est déblindé. 2 Identifier les protons équivalents et relier la multiplicité du signal au nombre de voisins * Des protons ayant le même environnement dans une molécule sont équivalents. * Des protons équivalents ont le même déplacement chimique. * Un groupe de protons équivalents possédant n protons voisins est caractérisé par un multiplet de n + 1 pics. 3 Utiliser l intégration d un signal et relier le spectre RMN à la molécule organique étudiée * La courbe d intégration du spectre RMN présente un palier à chaque résonance. * La hauteur relative des paliers donne les proportions des protons pour les différentes résonances. 4. Complément pédagogique 6