I.  Simulation de spectres RMN de quelques molécules avec le logiciel ¹HMNR.

1)- Données :

► Tableau de déplacement chimique δ (ppm) de quelques protons :

Groupe méthyne
Proton	δ ppm
	1,5
	2,0
	3,0
	2,7
	3,7
	3,9
	4,8
	2,8
	4,0
	1,6
	3,6
	1,7
	4,2
	1,9
	2,7

► Autres groupes :

2)- Construire les spectres RMN à l’aide du logiciel HNMR Spectrum :

-    Cliquer sur le raccourci :

 

-    Cliquer sur ACD/Labs

-    Dans le menu déroulant, cliquer sur

-    Il apparaît la fenêtre suivante :

 

-    Sélectionner :

-    Dans le menu : Tools, sélectionner Simulation

 

-    Il apparaît la fenêtre suivante :

 

-    Pour pouvoir construire le spectre RMN de la molécule:

-    Il faut connaître les différents déplacements chimiques des groupes de protons équivalents qui constituent la molécule.

-    Le but de l’exercice et de remplir le tableau « SIMULATION DATA » afin d’afficher le spectre de la molécule :

-    Pour ce faire, il faut :

-    Indiquer la valeur de la fréquence : f

-    Cette fréquence f représente la valeur de la fréquence de résonance des protons de l’échantillon de référence.

-    Elle est liée à la valeur du champ magnétique imposé par l’appareil de RMN.

-    Ainsi un appareil de RMN à 9,4 T est appelé spectromètre de 400 MHz.

-    Il y a proportionnalité entre la valeur de l’intensité du champ magnétique appliqué et la fréquence f de résonance des protons de l’échantillon de référence.

► Tableau de correspondance :

-    Dans un premier temps, on prendra 90 MHz, puis on pourra changer cette valeur pour voir l’influence sur l’affichage du spectre.

-    Groups Count : Indiquer le nombre de groupes équivalents de la molécule à l’aide du petit ascenseur.

-    Strong Coupling : Décocher dans un premier temps cette option.

-    Protons in Group et Chemical shifts (ppm) :

-    Il faut indiquer le nombre de protons équivalents de chaque groupe et le déplacement chimique correspondant au-dessous.

 

-    On commence par le groupe dont le déplacement chimique est le plus important et ainsi de suite.

-    Coupling Constants  (Hz):

-    Rentrer les valeurs des constantes de couplages.

-    Constante de couplage J entre les deux protons : Distance entre 2 pics d’un signal.

-    Les constantes de couplage J sont exprimées en hertz.

-    La valeur de la constante de couplage est indépendante de l’intensité du champ magnétique appliqué et

-    ne dépend que du nombre et de la nature des liaisons séparant les deux protons et de la disposition spatiale des protons.

► On utilise les règles suivantes :

-    Les effets du couplage disparaissent rapidement avec la distance. 

-    Les atomes d'hydrogène portés par des atomes adjacents de carbone présentent  un effet de couplage notable (4 Hz ≤ J ≤ 10 Hz).

-    Les atomes d'hydrogène éloignés (deux hydrogènes séparés par plus de deux carbones) les uns des autres

-    ne subissent presque pas d’effets réciproques (0 Hz ≤ J ≤ 1 Hz).

-    Le pic du proton hydroxyle apparaît généralement sous la forme d'un singulet.

-    Atome d’hydrogène du groupe hydroxyle :

-    Du fait de la mobilité de l'atome d'hydrogène du groupe hydroxyle, le couplage avec les autres protons

-    (protons portés par le carbone voisin) disparaît (J ≈ 0 Hz).

II. Réalisation des spectres :

1)- Molécule de propane : CH₃ – CH₂ – CH₃

a)- Collecte des différentes valeurs et analyse de la molécule.

-    Indiquer le nombre de groupes de protons équivalents : 2

-    Réaliser l’analyse de la molécule :

 

-    Compléter le tableau récapitulatif du type suivant à l’aide du tableau de données et de l’analyse de la molécule :

► Remarque pour la constante de couplage, on prendra J ≈ 5 Hz.

b)- Affichage du spectre :

-    Entrer les différentes valeurs dans la fenêtre : SIMULATION DATA. (Cases jaunes)

 

-    Copier et coller le spectre obtenu.

-    Pour pouvoir exploiter le spectre cliquer sur l’icône :  (Affichage avec les échelles les mieux adaptées)

-    Afficher la courbe d’intégration en cliquant sur l’icône :

-    Optimiser et exploiter le spectre obtenu :

-    Pour augmenter la hauteur des différents pics, on peut effectuer la procédure suivante ;                  

-     

 

-    Le spectre obtenu est-il en accord avec les hypothèses ?

-    Quelles sont les remarques que l’on peut faire ?

c)- Modification de la fréquence f et comparaison :

► On change la valeur de la fréquence. Choisir f = 400 MHz

-    Quelles sont les remarques que l’on peut faire au sujet du spectre RMN ?

-    Choisir les échelles les mieux adaptées et choisir J = 10 Hz comme constante de couplage.

-    Quelles remarques peut-on faire ?

-    On peut réaliser une mesure :

► On garde la même valeur pour la constante de couplage, mais on choisit une fréquence f = 60 MHz.

-    Quelles remarques peut-on faire sur le spectre obtenu ?

-    Comparer le spectre obtenu à celui donné par le site : SDBS – ¹HNMR.

-    URL du site : https://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi

III. Recommencer l’étude pour les molécules suivantes :

 

1)- Molécule de formule brute C₄H₁₀. (Attention aux isomères)

2)- Molécule de propan-1-ol.

► Additif :

-    Pour le déplacement chimique du proton :

-    La plage est importante.

-    On donne les éléments suivants :

-    Le pic du proton hydroxyle apparaît généralement sous la forme d'un singulet.

-    Le déplacement chimique du proton hydroxyle R – OH est de 2,26 ppm.

3)- Molécule de propan-2-ol.

► Additif :

-    Pour le déplacement chimique du proton :

-    La plage est importante.

-    On donne les éléments suivants :

-    Le pic du proton hydroxyle apparaît généralement sous la forme d'un singulet.

-    Le déplacement chimique du proton hydroxyle R – OH est de 2,16 ppm.