Chapitre 3 : Analyse spectrale / Spectroscopie...

Chapitre 3 : Analyse spectrale / Spectroscopie RMN

Travail à réaliser à la maison pour le vendredi 24/11Visionner la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=ow66r9xH0d0 (TS-RMN par Isabelle Tarride)

( ou via le lien réduit : https://huit.re/RMNTS )Répondre aux questions suivantes : 1- Que signifie « RMN » ? Quel est le type de rayonnement utilisé pour cette technique ? 2- Quelle est l’allure d’un spectre RMN ? (ne pas oublier la grandeur sur les axes). 3- Quelles informations un spectre RMN nous donne-t-il pour une molécule ?













https://www.youtube.com/watch?v=ow66r9xH0d0

https://huit.re/RMNTS









Chapitre 3 : Activité/cours : La spectroscopie RMNDéveloppée dans les années 1950, la spectroscopie RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) est un outilessentiel pour analyser une molécule. Nous nous intéresserons uniquement à la RMN du proton, la RMN1H. Cette technique repose sur l'utilisation des propriétés magnétique du proton (noyau d'hydrogène).

On obtient un spectre RMN sur lequel on représente des pics de différentes intensités en fonction dudéplacement chimique noté δ, exprimé en ppm. Cette grandeur est liée à la fréquence de résonance duproton et elle dépend uniquement de l'environnement chimique du proton.

Activité 1 : Comment lire un spectre RMN ?

Voici le spectre de la butanone. Quelle peut bien être la signification de tous ces pics ?Le but de cette activité est d'attribuer à chaque proton de la butanone le signal correspondant sur lespectre.

Spectre RMN de la butanone Ecrire la formule développée de la butanone

1- Quel renseignement apporte le nombre de signaux sur un spectre RMN ?

On appelle signal sur un spectre RMN, un pic ou un groupe de pics (= pics très proches). a- Peut-on dire que le nombre de signaux est égal au nombre de protons dans la molécule ?

b- Quelle conséquence le fait d'avoir le même environnement chimique entraîne-t-il sur le déplacementchimique de protons équivalents d'après le texte d'introduction ?

c- Entourer avec des couleurs différentes des protons qui sont équivalents dans la butanone.d- Quel lien pouvez-vous faire entre le nombre de signaux sur un spectre RMN et le nombre de groupe deprotons équivalents dans une molécule ?

On appelle protons équivalents des protons qui ont le même environnement chimique dans unemolécule.

2- Quel renseignement apporte l'aire sous un signal ?

a- Application : Parmi les spectres a et b, lequel correspond à l'acide éthanoïque ? À l'éthanoate deméthyle ? Justifier.

b- Pour le spectre de la butanone, dire pour chaque signal le nombre de protons équivalentscorrespondant.

Conclure : Pouvez-vous attribuer les signaux du spectre de la butanone au groupe de protons équivalentscorrespondant ?

3- Quel renseignement nous donne le nombre de pics d'un signal ?

a- Pour résumer : à l'aide des informations du texte compléter le tableau suivant : Nombre de voisins (n) Nombre de pics (n+1) Nom du multiplet

0

1

2

3

Etant donné que les signaux sont composés de un ou plusieurs pics, on ne peut pas comparer la hauteurdes pics entre autres. Cependant on peut comparer l'aire sous les différents signaux, mais quellesinformations pouvons nous en tirer ? L'aire sous un signal est proportionnel au nombre de protons équivalents dans le groupe correspondant àce signal. Elle est indiquée sur un spectre RMN sous la forme d'une courbe dite d'intégration. Lahauteur entre deux paliers de la courbe d'intégration est proportionnelles au nombre de protonséquivalents.

On appelle le nombre de pics d'un signal la multiplicité du signal.Si le signal se présente sous la forme d'un seul pic, on dit qu'il s'agit d'un singulet mais le plus souvent ilest composé de plusieurs pics donc on parlera plutôt de doublet, triplet, quadruplet... et si le nombre depics n'est pas distinct on dira qu'il s'agit d'un multiplet.

Le nombre de pics dans un signal est lié au nombre de protons équivalent qui sont voisins du groupe deprotons auquel on s'intéresse. On considérera que seuls les protons fixés sur des atomes de carbonereliés entre eux peuvent être considérés voisins. (Un H fixé sur un oxygène ou azote n’est pasconsidéré comme un voisin)

Un groupe de protons équivalents possédant n voisins (non équivalents à ce groupe de protons) estcaractérisé par un multiplet de n+1 pics.

b- Déterminer pour chaque groupe de protons équivalents de la butanone le nombre de voisins. Endéduire l'allure des différents signaux attendus sur le spectre.

BilanNous avons maintenant toutes les cartes en main pour attribuer à chaque signal du spectre de la butanoneson groupe de protons équivalents. Pour réaliser un travail soigné et organisé, il convient de répertorier lesdonnées dans un tableau. Groupe de protons Nombres de protons dans le groupe Multiplet Déplacement chimique

Remarque : il existe des tables indiquant le déplacement chimique des protons selon leurs environnementschimiques → voir p595.

Activité 2 : Attribuer les signaux dans le spectre Vous pouvez utiliser l’application : « Mirage – Spectre RMN » pour vérifier vos réponses.

Spectre 1 : Montrons que le spectre donné correspond bien à l’acide propanoïque1- Écrire la formule de l’acide propanoïque et identifier les 3 groupes de protons équivalents. 2- Pour chaque groupe, prévoir la « valeur de l’intégration » ainsi que la multiplicité du signal. 3- Identifier sur le spectre, le signal correspondant à chaque groupe de proton.

Spectre 2 : En utilisant le même raisonnement que précédemment, montrer que le spectre suivantcorrespond au propanol :

Spectre 3 : Le spectre suivant correspond-il à l’acide butanoïque ou propanoate de méthyle ? Justifier.Attribuer à chaque signal du spectre le groupe de protons équivalents associé.

Activité 3 : Qui est qui ?Dans le laboratoire où travaille Raoul, les produits chimiques sont rangés par famille. Dans une rangée, ilest indiqué alcools de formule brute C4H10O dans 4 flacons A, B, C et D dépourvus d'étiquettes. Raoul saitque ces différents flacons ne contiennent pas tous le même alcool. Pour identifier l'alcool présent danschaque flacon, il réalise différents spectres RMN donnés ci-dessous.1- Donner la formule topologiques et le nom des différents alcools de formule brute C4H10O.2- Identifier l'alcool présent dans chacun des flacons en expliquant la démarche.

Chapitre 3 : Analyse spectrale / Spectroscopie...

Documents

Transcript of Chapitre 3 : Analyse spectrale / Spectroscopie...