Correction exercices chapitre 7: Les spectres de RMN http://jrivetspc.pagesperso-orange.fr 1
Table des matières
1 page 142 a. le déplacement chimique b. équivalents c. proportionnelle d. quatre 2 page 142 a. Il y a deux groupes d atomes d hydrogène équivalents. On observe deux signaux sur le spectre, et le nombre de signaux est égal au nombre de groupes de protons équivalents dans la molécule étudiée. b. Plus un noyau d atome d hydrogène est proche d atomes électronégatifs, plus son déplacement chimique est grand. Les atomes dont le signal est à 2,93 ppm sont les plus proches des atomes de chlore et d oxygène.
c. Le signal à 2,93 ppm est un quadruplet. d. Les atomes d hydrogène du signal (triplet) à 1,24 ppm sont voisins de deux atomes d hydrogène équivalents, en effet pour n voisins on a n + 1 pics sur le signal. e. C est la première molécule. Dans cette molécule, on a bien trois protons (ceux du CH 3 ) ayant deux protons voisins et donnant un triplet, et on a aussi deux protons (ceux du CH 2 ) ayant trois protons voisins et donnant ainsi un quadruplet. 4 page 142 a. Il y a un seul signal, donc un seul groupe de protons équivalents. Tous les protons de la molécule sont équivalents.
b. Les atomes d hydrogène liés à un même atome de carbone (engagé uniquement dans des liaisons simples) sont équivalents entre eux : les trois protons de chaque groupe méthyle sont équivalents entre eux. De plus, les deux groupes méthyle CH 3 sont symétriques l un de l autre par rapport à un plan comportant l atome d oxygène de la molécule : tous les atomes d hydrogène de la molécule sont donc équivalents, il n y a qu un signal. 5 page 142 L éthanol a pour formule semi-développée CH 3 CH 2 OH. a. Le spectre comporte trois signaux, il y a donc trois groupes de protons équivalents dans la molécule, ce qui est cohérent avec la
formule de la molécule. b. On se rappelle que les atomes d hydrogène proches de l atome d oxygène ont un déplacement chimique élevé. L intensité relative du signal à 1,1 ppm est de 3. Le triplet à 1,1 ppm correspond à un groupe de 3 atomes d hydrogène équivalents (groupe CH 3 ) possédant 2 voisins équivalents. L intensité relative du signal à 3,4 ppm est de 2. Le quadruplet à 3,4 ppm correspond à un groupe de 2 atomes d hydrogène (groupe CH 2 ) possédant 3 voisins équivalents. Le signal au alentours de 5,4 ppm a une intensité relative de 1, il correspond à l atome d hydrogène du groupe hydroxyle OH.
16 page 145 a. Il y a trois signaux, il y a donc trois groupes d atomes d hydrogène équivalents. b. De droite à gauche on a respectivement des intensités de 3, 2 et 1 soit au total 6 atomes d hydrogène conformément à la formule brute C 3 H 6 O. c. Le signal de droite à 1,2 ppm est un triplet d intensité 3, il correspond a un groupe CH 3 avec 2 voisins donc lié à un CH 2. Le signal à 4,2 ppm est un quadruplet d intensité 2, il correspond a un groupe CH 2 avec 3 voisins donc lié au CH 3. Le signal à 8 ppm est un atome d hydrogène sans couplage, d après la valeur de son déplacement chimique on peut supposer qu il est lié à un C O (le H d un acide carboxylique a un déplacement chimique
encore supérieur). d. La formule semi-développée de la molécule est CH 3 CH 2 O CHO. e. Sur le spectre IR on constate les absorptions à 1720 cm 1 de la liaison C O et à 2900 cm 1 pour les liaisons C H. Ce spectre IR confirme la structure et exclut la présence d une liaison O H d un acide carboxylique. 22 page 146 a. Puisque l on a deux signaux c est que l on a deux groupes d atomes d hydrogène différents. Au total, on a 10 atomes d hydrogène pour 5 cm sur la courbe d intégration (2 cm et 3 cm).
hauteur (cm) nb de H 5 10 3 6 2 4 Le saut de 2 cm sur le quadruplet correspond à 4 atomes d hydrogène, le saut de 3 cm sur le triplet correspond à 6 atomes d hydrogène. b. Le quadruplet correspond à un CH 2 voisin d un CH 3, le triplet correspond au CH 3 voisin du CH 2. Les nombres d hydrogène présents montrent que l on a 2 groupes CH 3 et 2 groupes CH 2 forcément symétriques car on n a que deux signaux. La molécule a pour formule semi-développée CH 3 CH 2 O CH 2 CH 3. Le déplacement chimique du quadruplet correspondant aux 2 groupes CH 2 est plus important à cause de la proximité de l atome d oxygène.
26 page 148 a. Hexan-2-one : CH 3 CO CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ou CH 3 CO (CH 2 ) 3 CH 3. Hexan-3-one : CH 3 CH 2 CO CH 2 CH 2 CH 3. b. Les deux spectres IR montrent une bande vers 3000 cm 1, caractéristique des liaisons C H impliquant des atomes de carbone tétraédriques, et une bande à 1750 cm 1, caractéristique de la liaison C O. Seule la zone du spectre correspondant à un nombre d onde inférieur à 1500 cm 1 diffère légèrement, mais sans indication complémentaire, on ne peut attribuer l un ou l autre des deux spectres IR à l hexan-2-one ou à l hexan-3-one.
c. Pour l hexan-2-one on aura 5 signaux différents dont un singulet (les H du groupe CH 3 lié au carbonyle n ont pas de voisin). Pour l hexan-3-one on aura 5 signaux différents, tous étant des multiplets. d. Pour les simulations on pourra voir http ://www.nmrdb.org/predictor.
Spectre de RMN de l hexan-2-one 3 2.5 2 (ppm) 1.5 1 0.5
Spectre de RMN de l hexan-3-one 3 2.5 2 (ppm) 1.5 1 0.5 e. Le singulet permet de reconnaître l hexan-2-one car il correspond
au seul groupe d atomes d hydrogène n ayant pas de voisin. 31 page 149 Attention, l interprétation des spectres avec des cycles aromatiques est parfois complexe. a. Molécule A : elle présente un axe de symétrie et on compte quatre types d hydrogène. On s attend à quatre signaux dont deux singulets d intensité 3 (les 2 méthyles CH 3 ) et deux doublets d intensité 2 (les H du cycle sont équivalents deux à deux et ont 1 voisin). Le spectre de la méthylanisole correspond à la molécule A, le nombre et la multiplicité des signaux correspondent ainsi que le rapport des intensités qui est bien de 2/3.
2,2 ppm : singulet correspondant au méthyle lié au cycle ; 3,8 ppm, singulet correspondant au méthyle lié à l oxygène ; vers 7 ppm, deux doublets correspondant aux H du cycle. Molécule B : il n y a pas de symétrie et compte cinq types d hydrogène. Le spectre doit être celui du sésamol qui est plus difficile à interpréter car les signaux des hydrogènes du cycle à six atomes de carbone (cycle aromatique) se superposent. Entre 6 et 7 ppm on trouve les signaux correspondant aux trois H présents sur le cycle aromatique (intensité 3 pour l ensemble du massif), vers 6 ppm on trouve le signal du CH 2 du cycle à cinq atomes (singulet d intensité 2) et vers 5 ppm on trouve le signal correspondant au H du groupe hydroxyle (singulet d intensité 1).