15 • Spectrométrie de résonance magnétique nucléaire
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15.14 COUPLAGES HOMONUCLÉAIRES
La multiplicité des signaux qui résulte de couplages hétéronucléaires est souvent observée
entre des atomes voisins d’un même élément si leurs déplacements chimiques sont différents.
15.14.1 Systèmes faiblement couplés
Les noyaux sont dits faiblement couplés entre eux, quand les constantes de couplage sont
beaucoup plus petites que les différences de déplacements chimiques des noyaux concernés
(après conversion en Hz). Le groupement éthyle de la butanone (fig. 15.1) illustre cette
situation. Le groupement éthyle (cinq protons — 3 et 2 faiblement couplés entre eux) est à
l’origine des trois signaux (un triplet) vers 1,1 ppm et des quatre signaux (un quadruplet)
vers 2,5 ppm. Les déplacements chimiques repérés sur le spectre permettent d’en attribuer
l’origine (tabl. 15.5). Le triplet est dû au CH 3 de l’éthyle et le quadruplet au CH 2 voisin.
Les intensités relatives des composantes, au sein de chacun de ces multiplets, se déduisent
des lois de la statistique (fig. 15.17 et tabl. 15.4).
les deux protons du -CH -
2
les trois protons du -CH 3
les deux protons du méthylène
sont influencés par les trois protons
du méthyle et réciproquement.
Sens des énergies croissantes de la droite vers la gauche
1 2 3
1 2 3
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
quadruplet
triplet
B 0
Figure 15.18 Représentation des différents états de spin des 5 protons d’un groupement éthyle.
Sur une même rangée se trouvent réunies les états de spin produisant le même effet
sur les noyaux voisins. L’échantillon comportant un très grand nombre de molécules
identiques, celles-ci se répartissent en plusieurs populations donnant chacune un signal
pondéré comme le nombre d’états par rangée de ce schéma.
En règle générale, pour les couplages faibles, si n noyaux (nombre de spin I ), plongés
dans le même environnement magnétique, influencent de manière identique un ou plusieurs
noyaux proches, le signal de ces derniers sera formé de 2 n I + 1 signaux régulièrement
espacés — (n +1) signaux dans le cas où I = 1/2. Les intensités sont, entre elles, comme les
valeurs successives d’une même ligne du triangle de Pascal (tabl. 15.4). Mais si un groupe
de protons est soumis à l’effet de noyaux voisins pour lesquels les déplacements chimiques
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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15.14 COUPLAGES HOMONUCLÉAIRES
La multiplicité des signaux qui résulte de couplages hétéronucléaires est souvent observée
entre des atomes voisins d’un même élément si leurs déplacements chimiques sont différents.
15.14.1 Systèmes faiblement couplés
Les noyaux sont dits faiblement couplés entre eux, quand les constantes de couplage sont
beaucoup plus petites que les différences de déplacements chimiques des noyaux concernés
(après conversion en Hz). Le groupement éthyle de la butanone (fig. 15.1) illustre cette
situation. Le groupement éthyle (cinq protons — 3 et 2 faiblement couplés entre eux) est à
l’origine des trois signaux (un triplet) vers 1,1 ppm et des quatre signaux (un quadruplet)
vers 2,5 ppm. Les déplacements chimiques repérés sur le spectre permettent d’en attribuer
l’origine (tabl. 15.5). Le triplet est dû au CH 3 de l’éthyle et le quadruplet au CH 2 voisin.
Les intensités relatives des composantes, au sein de chacun de ces multiplets, se déduisent
des lois de la statistique (fig. 15.17 et tabl. 15.4).
les deux protons du -CH -
2
les trois protons du -CH 3
les deux protons du méthylène
sont influencés par les trois protons
du méthyle et réciproquement.
Sens des énergies croissantes de la droite vers la gauche
1 2 3
1 2 3
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
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quadruplet
triplet
B 0
Figure 15.18 Représentation des différents états de spin des 5 protons d’un groupement éthyle.
Sur une même rangée se trouvent réunies les états de spin produisant le même effet
sur les noyaux voisins. L’échantillon comportant un très grand nombre de molécules
identiques, celles-ci se répartissent en plusieurs populations donnant chacune un signal
pondéré comme le nombre d’états par rangée de ce schéma.
En règle générale, pour les couplages faibles, si n noyaux (nombre de spin I ), plongés
dans le même environnement magnétique, influencent de manière identique un ou plusieurs
noyaux proches, le signal de ces derniers sera formé de 2 n I + 1 signaux régulièrement
espacés — (n +1) signaux dans le cas où I = 1/2. Les intensités sont, entre elles, comme les
valeurs successives d’une même ligne du triangle de Pascal (tabl. 15.4). Mais si un groupe
de protons est soumis à l’effet de noyaux voisins pour lesquels les déplacements chimiques
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit