Résonance Magnétique Nucléaire du proton

Principe de la RMN

La Résonance Magnétique Nucléaire du proton est une technique d’analyse permettant de connaître la structure des molécules.

Principe de la RMN

La Résonance Magnétique Nucléaire repose sur le magnétisme des noyaux des atomes.

Les noyaux de certains atomes se comportent comme de petits aimants.

Ainsi en est-il des noyaux des atomes d’hydrogène, appelés protons.

Principe de la RMN

Principe de la RMN

Les protons rouges ont une énergie plus grande que les protons bleus.

En donnant exactement l’énergie nécessaire aux protons bleus, on peut les faire changer d’orientation.

Principe de la RMN

L’énergie nécessaire est apportée par une onde électromagnétique de fréquence 0 appelée fréquence de résonance.

La fréquence de résonance est proportionnelle au champ magnétique appliqué et dépend de l’environnement chimique de chaque proton.

Principe de la RMN

Conséquence :Les protons d’une molécule ont des fréquences

de résonance différentes en fonction de leurs atomes voisins.

L’analyse des différentesfréquences de résonancepermettra de déduirela structure de la molécule étudiée.

Principe du spectromètre

Principe du spectromètre

Principe du spectromètre

Principe du spectromètre

En faisant varier la fréquence des ondes traversant la solution, on peut enregistrer les fréquences de résonance de l’ensemble des protons de la molécule.

L’échantillon étudié

L’espèce chimique étudiée est introduite dans un tube, de 18 cm de long et 5 mm de diamètre, contenant un solvant bien choisi.

Le spectromètre

Le spectromètre

Le spectromètre est relié à ordinateur permettant l’enregistrement du spectre RMN de la molécule étudiée.

Le spectromètre

Spectre RMN du propan-1-ol

Etudions la molécule de propan-1-ol.

Spectre RMN du propan-1-ol

Géométrie de la molécule :

Spectre RMN du propan-1-ol

Les 3 hydrogènes du groupe CH3 sont équivalents.

Spectre RMN du propan-1-ol

Les 2 hydrogènes (b) du groupe CH2 sont équivalents.

Spectre RMN du propan-1-ol

Les 2 hydrogènes (c) du groupe CH2 sont équivalents.

Spectre RMN du propan-1-ol

L’hydrogène (d) du groupe OH n’a pas d’équivalent.

Spectre RMN du propan-1-ol

Cela se traduit par 4 signaux de résonance différents pour la molécule.

Spectre RMN du propan-1-ol

La courbe d’intégration permet de mesurer l’aire des 4 signaux de résonance.

Spectre RMN du propan-1-ol

Les hauteurs des sauts de la courbe d’intégration sont proportionnelles au nombre de protons entrant en résonance.

Spectre RMN du propan-1-ol

Spectre RMN du propan-1-ol

Spectre RMN du propan-1-ol

Spectre RMN du propan-1-ol

Applications

En chimie :Analyse de la structure des molécules

de chimie organique.Stéréochimie des molécules.Analyse de la structure des polymères.Contrôle des réactions chimiques.

Applications

En biologie :Analyse de la structure

tridimensionnelle des macromolécules (protéines, acides nucléiques, polysaccharides, … ).

Etude du mécanisme d’action des protéines virales.

Applications

En pharmaceutique :Vérification de la pureté des

médicaments.Suivi de la réaction entre un

médicament et une protéine.

Applications

Dans l’industrie :Analyse de l’état de surface des

matériaux.Recherche des défauts de fabrication. Etude des nanotubes et dérivés.

Applications

En médecine :Diagnostic facilité grâce à l’Imagerie

par RMN, appelé IRM C’est une technique d'imagerie médicale permettant d'obtenir des vues 2D ou 3D de l'intérieur du corps de façon non-invasive avec une résolution élevée.

IRM

IRM

L’IRM est une technique basée sur l’observation de la résonance magnétique nucléaire des protons de l’eau. En effet, l’eau constitue environ 70% du corps humain.

Tous les protons de l’eau étant sensibles à la même fréquence de résonance, l’intensité du signal absorbé va donc dépendre de la concentration en eau. Ainsi on pourra obtenir une image de la répartition en eau dans le corps du patient.

IRM

Images de la boite crânienne

IRM

IRM

Images de la colonne vertébrale

IRM

Coupes de l’abdomen

IRM

A partir des coupes (tomographies), obtenues par IRM, on peut reconstituer une image en 3D du corps humain.

RMN isotopique

La RMN peut également être appliquée à des noyaux tels que 2H, 13C ou 15N.

Elle permet de connaître le pourcentage de ces isotopes et leur position dans une espèce chimique.

Les résultats d’une analyse peuvent être comparés à ceux obtenus pour un produit de référence.

Applications de la RMN isotopique :

- Traçage d’une espèce chimique;- Identification de l’origine

géographique d’une plante (pourcentage de 2H);

- Mise en évidence des vins chaptalisés;

- Authentification des espèces naturelles;

- Mise en évidence de l’origine synthétique d’une espèce chimique.