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Auteur(s)
-
Nicole PLATZER : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Paris (ENSCP) - Professeur à l’université Pierre-et-Marie-Curie - Laboratoire de chimie organique structurale
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La spectrométrie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est une méthode d’étude de la matière qui a été développée dans de nombreux domaines de la physique, de la physico-chimie, de la chimie et de la biologie. Elle concerne à la fois l’état liquide et l’état solide.
Nous insisterons tout particulièrement ici sur l’étude en solution des molécules organiques de synthèse ou d’origine naturelle et des molécules d’origine biologique, mais il est également possible d’étudier des molécules inorganiques.
L’originalité de cette méthode appliquée à des solutions est de donner des informations à la fois sur chacun des atomes constitutifs de la structure examinée, sous réserve que le noyau de ces atomes possède un nombre de spin non nul, sur l’enchaînement des atomes dans cette structure, sur la conformation, sur les configurations relatives. Notons que deux énantiomères ne sont pas différenciés en milieu non chiral, mais peuvent l’être en milieu chiral.
Elle permet de mettre en évidence des interactions entre molécules distinctes.
C’est également un outil très précieux pour l’analyse des mouvements moléculaires.
Le développement de cette méthode pour l’étude des phases condensées est en pleine expansion et les informations recueillies deviennent, dans de nombreux domaines, aussi pointues que celles obtenues à l’état liquide.
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Constantes des spectres RMN du phosphore 31 et de l’azote 15
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3. Constantes des spectres RMN du carbone 13C
Les déplacements chimiques δ (en ppm) des carbones 13C sont donnés ici, comme pour le proton 1H, sous 3 formes : des graphes, des tableaux de données et des formules empiriques.
Pour les dérivés aliphatiques, les effets majeurs proviennent ensuite de l’intensité des effets inductifs.
Pour les dérivés éthyléniques et aromatiques, le carbone le plus sensible à l’effet inductif est celui qui porte le substituant. Pour les autres carbones, les effets majeurs proviennent de l’effet mésomère du substituant.
Enfin les carbones acétyléniques sont relativement peu sensibles aux effets des substituants.
La stéréochimie joue un rôle notable, en particulier dû aux effets stériques.
3.1 Graphes
Les graphes des figures 10 et 11 permettent d’apprécier l’influence des différents paramètres structuraux sur les déplacements chimiques des carbones 13. Le degré d’insaturation du carbone détermine la zone de déplacements chimiques dans laquelle il se trouvera.
Le graphe de la figure 10 montre la gamme des déplacements chimiques des 13C dans les alcanes linéaires ou ramifiés. Pour des raisons de simplification, il n’a pas été introduit de carbones en position γ par rapport au carbone examiné (l’effet γ est au plus égal à − 3 ppm). Le déplacement chimique d’un carbone 13 dépend essentiellement :
-
de sa nature, déterminée par le nombre de carbones α précisé en tête de ligne —CH3, >CH2, >CH— et >C< ;
-
du nombre de carbones situés en position β, précisé par les chiffres ;
-
de la répartition de ces carbones β sur les différents carbones α précisée par les notations
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selon le code : 2 ® 2,0 ; 2′ ® 1,1 ; 3 ® 3,0 ; 3′ ® 2,1 ; 3² ® 1,1,1 ; 4 ® 3,1 ; 4′ ® 2,2 ; 4² ® 2,1,1 ;
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selon le code : 2 ® 2,0 ; 2′ ® 1,1 ; 3 ® 3,0 ; 3′ ® 2,1 ; 3² ® 1,1,1 ; 4 ® 3,1 ; 4′ ® 2,2 ; 4² ® 2,1,1 ;
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Constantes des spectres RMN du carbone 13C
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SILVERSTEIN (R.-M.), BASSLER (G.-C.) - Spectrometric identification of organic compounds. - Wiley and sons (1963).
-
(2) - FRIBOLIN (H.) - Basic one and two dimensional MNR spectroscopy. - VCH (1993).
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(3) - PRETSCH (E.), CLERC (T.), SEIBL (J.), SIMON (W.) - Spectral data for structure determination of organic compounds. - Springer Verlag (1997).
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(4) - LEVY (G.C.) et NELSON (G.L.) - Carbon 13 nuclear magnetic resonance for organic chemists - . Wiley Interscience (1972).
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(5) - DORMAN (D.-E.), JAUTELAT (M.), ROBERTS (J.-D.) - * - J. Org. Chem. 36 p. 2757 (1971).
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(6) - BREITMAIER (E.), VOELTER (W.) - Carbon-13 NMR spectroscopy ; high-resolution methods and applications in organic chemistry and biochemistry. - VCH (1987).
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LEROY (F.-J.) - JANKOVSKY (W.-C.) - Carbon 13 NMR Spectra. A collection of assigned, coded and indexed spectra. - Wiley Interscience (1972).
NMR Spectra Catalog. - Sadtler Research Laboratories. Philadelphia.
The Aldrich Library of 13C and 1H FT NMR spectra. - – Pouchert (C.-J.) et Behnke (J.). Aldrich Chemical Company, Inc (1993).
HAUT DE PAGE
HNMR DataBase, CNMR DataBase (banques de données) et HNMR, CNMR (logiciels de calcul de spectres). ADC 133.
Speclib (librairie de spectres) et Spectool (caractéristiques des spectres RMN 1H et 13C par classe de composés ou par type de structures).
C-13 NMR spectra on line computer program and data bank. STN International.
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