Par Fred Decker
Mis à jour le 30 août 2022
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Les chimistes organiques s'appuient sur la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) pour sonder la structure des molécules organiques en examinant les noyaux d'hydrogène et de carbone. Le spectre résultant affiche une série de pics, chacun correspondant à un environnement magnétique distinct dans la molécule. En mesurant l'espacement entre ces pics, les chimistes extraient la constante de couplage J, un paramètre clé qui révèle comment les atomes sont connectés.
Le spectre enregistre la fréquence de résonance de chaque noyau par rapport au champ magnétique du spectromètre. Les pics apparaissent lors de déplacements chimiques spécifiques, exprimés en parties par million (ppm). Pour une molécule contenant un carbone et trois hydrogènes, quatre pics seraient observés. Les groupes de pics sont appelés multiplets, et leur multiplicité est traditionnellement décrite par des termes simples :doublets, triplets, quadruplets, etc. Cependant, les multiplets complexes peuvent être composés de multiplets plus petits qui se chevauchent, une inspection minutieuse de l'espacement est donc essentielle.
Bien que les déplacements chimiques soient indiqués en ppm, les constantes J sont exprimées en hertz (Hz). Pour convertir, multipliez la valeur ppm par la fréquence de fonctionnement du spectromètre (en hertz) et divisez par un million. Par exemple, sur un instrument 400 MHz, un décalage de 1,262 ppm correspond à :
1.262 ppm × 400 000 000 Hz ÷ 1 000 000 = 504.84 Hz
Répétez ce calcul pour chaque pic du multiplet.
Dans un doublet, les deux sommets sont régulièrement espacés. Soustrayez la valeur de fréquence inférieure de la valeur de fréquence supérieure pour obtenir J. Par exemple, si le deuxième pic est de 502,68 Hz, alors :
J = 504.84 Hz – 502.68 Hz = 2.16 Hz
Pour les triplets, quadruplets et multiplets plus grands, le même espacement s'applique à tous les pics adjacents, vous n'avez donc besoin de calculer J qu'une seule fois.
Lorsqu'un multiplet est en réalité une superposition de multiplets plus petits, comme un doublet de doublets, vous devez déterminer les constantes de couplage intra-paire et inter-paire. Une méthode simple consiste à soustraire le troisième pic du premier et le quatrième pic du deuxième, puis à faire la moyenne des deux résultats pour obtenir le J le plus grand. La précision typique du spectromètre est de ± 0,1 Hz, des variations mineures sont donc acceptables.
Pour un doublet de triplets, les triplets internes partagent le même petit J. Choisissez n'importe quel pic dans le premier triplet et soustrayez le pic correspondant dans le deuxième triplet pour trouver le plus grand J. Répétez cette approche pour les multiplets d'ordre supérieur si nécessaire.