Le spectre de RMN d`un composé organique A

Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence
TP Terminale S – Réforme 2012
http://www.stardustlabs.fr
Le spectre de RMN d’un composé organique A de formule brute C4 H 8O est donné ci-dessous :
a. Donner la représentation semi-développée de la butanone.
b. D’après cette représentation, combien y a-t-il de types de protons équivalents ?
(1)
(3)
(2)
Il y a trois groupes de protons équivalents chimiquement, ce qui donne trois signaux différents sur le
spectre.
D’après la règle des (n+1)-uplets, le groupe 1 a 2 protons voisins donc il donne un triplet (à 1 ppm), le
groupe 2 a 3 voisins donc donne un quadruplet (2,5 ppm) et le groupe 3 n’a pas de voisin donc donne
un singulet (2,1 ppm).
c. À l’aide des courbes d’intégration, dire si ces types de protons sont cohérents avec le spectre.
Le nombre total de protons de la molécule est 8
On mesure les trois hauteurs des courbes d’intégration : h1 = 1,8cm h2 = 2,7cm h3 = 2,7cm
Hauteur correspondant à 1 proton :
h=
h1 + h2 + h3 1,8+ 2,7 + 2,7
=
= 0,9cm
8
8
Donc h1 = 2  h = 1,8cm (le signal 1 correspond au groupe 2) h2 = 3  h = 2,7cm h3 = 3  h = 2,7cm (les
signaux 2 et 3 correspondent respectivement aux groupes 3 et 1)
d. Ce spectre peut-il être celui de la butanone ?
Ce spectre peut tout-à-fait être celui de la butanone.
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Ce spectre RMN est celui d’un composé organique B de formule brute C2 H 4Cl2
Pour la formule brute C2 H 4Cl2 , il existe deux représentations :
(1)
1,2-dichloroéthane
(2)
1,1-dichloroéthane
Le 1,2-dichloroéthane ne donne qu’un seul signal, car il n’a qu’un seul groupe de protons équivalents. Le 1,1dichloroéthane donne deux signaux, car il a deux groupes de protons équivalents : il s’agit donc du spectre du
1,1-dichloroéthane.
Pour confirmer, on effectue l’étude jusqu’au bout :
D’après la règle des (n+1)-uplets, le groupe n°1 a trois protons voisins, donc donnera un signal à 4 pics (ou
quadruplet). De même, le groupe n°2 a un seul proton voisin, il donnera un signal à deux pics (ou doublet). On
a bien un doublet et un quadruplet sur le spectre.
Enfin, si on étudie les courbes d’intégration, on mesure détermine la hauteur correspondant à un proton :
h=
h1 + h2 1,0+3,0
=
= 1,0cm
4
4
On a donc h1 = 1 h = 1,0cm et h2 = 3  h = 3,0cm
Le signal n°1 (quadruplet) correspond à 1 proton qui résonne (groupe n°1), le signal n°2 (doublet) correspond
à trois protons qui résonnent (groupe n°2).
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Spectre I :
Spectre II :
A:
CH3 2  CH  NO2
B:
Br  CH 2  CH 2  CN
C:
CH 3  CH 2  O  CH 2  CH 3
D:
CH 3  O  CH 3
Les deux spectres ci-dessus sont les spectres de deux molécules parmi les molécules A, B, C et D : attribuer
chacun des spectres à son composé.
On peut immédiatement éliminer la molécule D, qui ne possède qu’un seul groupe de protons équivalents : elle
ne donnera donc qu’un seul signal sur le spectre, or ceux qu’on a représentés ont deux signaux.
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Formule semi-développée :
(2)
(1)
Cette molécule possède deux groupes de protons équivalents, elle donnera donc un spectre à deux signaux.
Le groupe n°1 a 1 proton voisin, d’après la règle des (n+1)-uplets il donnera un doublet. Le groupe n°2 a 6
protons voisins, il donnera donc un septuplet.
Le spectre 1 est donc attribué à la molécule A
Formule semi-développée :
(1)
(2)
Cette molécule possède deux groupes de protons équivalents, elle donnera donc un spectre à deux signaux.
Le groupe n°1 a 2 protons voisins, d’après la règle des (n+1)-uplets il donnera un triplet. Le groupe n°2 a
également 2 protons voisins, il donnera aussi un triplet.
Cette molécule B aura un spectre avec deux triplets, ce qui ne correspond ni au spectre n°1, ni au n°2.
Formule semi-développée :
(2)
(1)
Le groupe n°1 a 2 protons voisins, d’après la règle des (n+1)-uplets il donnera un triplet. Le groupe n°2 a 3
protons voisins, il donnera donc un quadruplet.
Le spectre 2 est donc attribué à la molécule C