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Tiger Morgane - Quevarec Julyne P2 12/11/2021 Gouault-Chimie analytique Diapo disponible sur Moodle Exercice susceptible de tomber au partiel

TD : spectroscopie et structure

Description du tableau des principales caractéristiques spectrales des fonctions chimiques :

Les alcanes correspondent au CH, CH2, CH3. Alcènes : Attention : il ne faut pas apprendre le tableau par cœur mais savoir l’exploiter, on l’aura le jour de l’examen. Ce qui est en rouge (en gras), ça caractérise la fonction, ce qui est en noir, parfois ça caractérise ce qui est juste à côté de la fonction. Ester :

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Exemple 1 : C4H8O2

Question type exam : lorsque l’on a une substance inconnue, comment trouve-t-on la formule brute ? à en utilisant le spectroscopie de masse en haute résolution On commence par regarder quelles sont les fonctions chimiques que l’on pourrait avoir à partir de la formule brute donnée. La fonction OH d’un acide entraine une bande très large en IR, or ce n’est pas le cas ici. La fonction ester donne un pic à 170ppm en spectro du carbone13. Grâce à la spectroscopie du proton, on peut voir qu’il y a un CH2 et deux CH3 car les intensités sont : 2, 3, 3. On a alors 2 possibilités : Lorsque l’on a un carbonyl quel qu’il soit, le CH/CH2/CH3 lié au carbonyle donne un signal entre 2 et 2,5ppm. La réponse est donc la deuxième possibilité

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On vérifie avec les multiplicités : le CH3 à côté du carbonyle a 0 voisin donc le signal à 2ppm est bien un singulet. Le CH2 a 3 voisins donc on a un quadruplet. Le CH3 terminal a 2 voisins et on a bien un triplet pour le pic entre 1 et 1,5ppm. Exemple 2 : C7H8O

La fonction OH est n’est pas caractéristique de RMN du proton donc on ne la voit pas trop sur les spectres parfois. Dans le tableau, pour la RMN du proton d’un alcool, le signal situé a 3,3-3,8ppm correspond au signal du H lié à la fonction OH et non à l’hydrogène du -OH. Spectro carbone13 : on a des signaux vers 130 ppm. On voit 4 signaux différents donc 4 Carbones aromatiques différents. Spectro du proton : signal à 6-8ppm. Il y a 5 hydrogènes (intensité) à aromatique monosubstitué Et on a un substituant sur le benzène La fonction OH est, cependant, très caractéristique en IR : bande très large arrondie (3200-3500ppm). Et il reste un CH2. Quand il y a peu d’Hydrogènes par rapport aux Carbones à penser à un système aromatique. Un aromatique a une influence sur le déplacement chimique, comme C=O et alcènes. Ils décalent le signal en déblindant. Réponse :

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Exemple 3 : C3H7N

Groupement amine : Sur le spectre IR : 3370ppm à groupement amine Sur le spectre carbone13 : pic à 45ppm à groupement amine -NH2 Sur un spectre IR, quand on a un groupement amine primaire : il y a 2 bandes associées :

- Symétrique (vibration symétrique) - Antisymétrique (vibration antisymétrique)

Ce n’est pas le cas pour un amine secondaire (seulement 1 bande). L’infrarouge correspond à des interactions entre les dipôles électriques de la molécule et le champ électrique d’une onde. Alcène : Sur le spectre IR : 3077 à alcène Sur le spectre carbone13 : se voit nettement, 110-140ppm à alcène Sur le spectre du proton : Entre 4,5 et 7 : 3 protons au total à alcène monosubstitué Et il reste un CH2. Réponse :

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Exemple 4 : C5H8O

1 Hydrogène tout seul sur le spectre du carbon13 à celui de l’alcyne vrai Est-ce que c’est un alcyne de milieu de chaîne (disubstitué) ou un alcyne terminal (= alcyne vrai) ? Les alcynes ne sont pas très polarisés donc on aura des bandes faibles sur le spectre IR. Si on a un alcyne vrai, sur un spectre IR, on aura un signal vers 3300 à c’est le cas dans cet exemple. Donc, on a une chaine carbonée avec 5C dont un alcyne terminal. Ensuite, on a une fonction OH : sur quel carbone ? On la met à la fin de la chaîne car tous les Carbones sont des CH2 (intensités sur spectre proton). On peut également l’expliquer en disant que le Carbone lié à la fonction alcool donne un signal vers 3,5 par RMN du proton. Or, ici, ce signal a une intensité de 2 (donc CH2) alors que si la fonction OH n’avait pas été en bout de chaîne, elle aurait été liée à un CH. Réponse :

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Exemple 5 : pas corrigé par le prof

Sujet mai 2020 : C13H18O2

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Il avait proposé ces réponses :

On voit un carbonyle caractéristique vers 1720 en IR mais il peut venir d’un ester, d’un acide, d’une cétone ou d’un aldéhyde. De plus, on voit une bande très large caractéristique d’une fonction OH : celle de l’acide carboxylique ? La bande d’un alcool est très arrondie tandis que celle d’un acide carboxylique est plutôt arrondie. Pour être sur, on regarde sur le spectre du carbone 13 : On écarte aldéhyde et cétone car ils sont plutôt vers 200ppm. Pour l’ester et l’acide, c’est vers 170-180ppm à donc ici acide carboxylique. Sur la RMN du proton : Les protons numérotés en 3 sont des CH3 et on en a deux identiques à signal en intégration qui est de 6. Le proton numéro 2 est un CH, il a 8 voisins à signal entre 1,5 et 2. Le CH2 numéro 1, il a un voisin donc on cherche un doublet à signal vers 2,5 Il reste donc deux signaux : celui entre 3,5 et 4 et celui à 1,5. On en déduit qu’on a un CH et un CH3 par leurs intensités. La bonne réponse était donc :