La Résonance Magnétique Nucléaire du proton est une technique d

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 n0 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 différentes
fréquences de résonance
permettra de déduire
la 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.