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EXERCICES 7-E : SPECTRES DE RMN

Spectre de RMN de l'éthanol

Spectre de RMN de l'éthanoate d'éthyle

Spectre de RMN du méthoxyméthane

 

 

Proton

CH3- C

CH3- C-O

CH3 - C = C

CH3- OH

CH3 - CO - O - R

C - CH2 - C

C - CH2 - C - O

C-CH-C

C - CH2 - O - H

C - CH2- O - CO - R

C6H6

- CO - OH

R - OH

Déplacement chimique

(ppm)

0,9

1,4

1,6

3,4

2,0

1,3

1,9

1,5

3,6

4,1

7,2

8;5 - 13

0,5 - 5,5


EXERCICE 1 : Spectre de RMN de l'éthanol


ENONCE :


1- Ecrire la formule semi-développée de l'éthanol. (corrigé)

2- Attribuer à chaque groupe de protons équivalents les différents pics du spectre de RMN de la molécule. (c)

3- Comment s'applique la règle des (n + 1)-uplets : Un proton ou un groupe de protons équivalents ayant n protons voisins eux-mêmes équivalents (portés par des atomes de carbone voisins) donne par couplage avec ceux-ci un signal possédant (n + 1) pics. Ce signal est un multiplet. (c)

4- Préciser ce qu'indique la courbe d'intégration des signaux. (c)

 

SOLUTION :

 

1- (énoncé) Ecrivons la formule semi-développée de l'éthanol.

La formule semi-développée de l'éthanol s'écrit :

 

2- (e) Attribuons à chaque groupe de protons équivalents l'un des 3 signaux du spectre.

Les 3 protons du groupe CH3 - ont le même environnement chimique. Ils sont donc équivalents et résonnent pour la même valeur de déplacement chimique, soit 1,0 ppm (voir tableau ci-dessus : CH3 - C )

Les 2 protons du groupe - CH2 - ont le même environnement chimique. Ils sont donc équivalents et résonnent pour la même valeur de déplacement chimique, soit 3,6 ppm (voir tableau ci-dessus : C - CH2 - O - H )

Le proton de - OH résonne pour 4,9 ppm. Le tableau ci-dessus (R - OH) prévoit toute une zone possible (0,5 - 5,5 ppm).

 

3- (e) Voyons comment s'applique la règle des (n + 1)-uplets : Un proton ou un groupe de protons équivalents ayant n protons voisins eux-mêmes équivalents (portés par des atomes de carbone voisins) donne par couplage avec ceux-ci un signal possédant (n + 1) pics. Ce signal est un multiplet.

Le groupe de protons équivalents de CH3 - possède n = 2 protons voisins équivalents - CH2 - . Par couplage le signal associé sera un triplet (n + 1 = 2 + 1 = 3).

Le groupe de protons équivalents de - CH2 - possède n = 3 protons voisins équivalents - CH3 - . Par couplage le signal associé sera un quadruplet (n + 1 = 3 + 1 = 4).

Le proton du groupe - OH n'a pas de proton voisin. Le signal associé est donc un singulet.

Résumons ceci :


4- (e) Précisons ce qu'indique la courbe d'intégration des signaux.

L'aire sous les pics d'un signal est proportionnelle au nombre de protons équivalents correspondant à ce signal. La courbe d'intégration permet de calculer le rapport des aires sous les signaux et donc le rapport des protons dans les différents signaux.

Pour le spectre de RMN de l'éthanol on aura :

 

EXERCICE 2 : Spectre de RMN de l'éthanoate d'éthyle


ENONCE :


1- Ecrire la formule semi-développée de l'éthanoate d'éthyle. (corrigé)

2- Attribuer à chaque groupe de protons équivalents les différents pics du spectre de RMN de la molécule. (c)

3- Comment expliquer la valeur du déplacement chimique des protons correspondant au quadruplet ? (c)

 

SOLUTION :


1- (énoncé) Ecrivons la formule semi-développée de l'éthanoate d'éthyle :

2- (e) Attribuons à chaque groupe de protons équivalents les différents pics du spectre de RMN de la molécule (voir ci-dessus).

Proton

CH3- C

CH3- C-O

CH3 - C = C

CH3- OH

CH3 - CO - O - R

C - CH2 - C

C - CH2 - C - O

C-CH-C

C - CH2 - O - H

C - CH2- O - CO - R

C6H6

- CO - OH

R - OH

Déplacement chimique

(ppm)

0,9

1,4

1,6

3,4

2,0

1,3

1,9

1,5

3,6

4,1

7,2

8;5 - 13

0,5 - 5,5

Les 3 protons du groupe CH3 de l'extrémité gauche de sont équivalents. Ils forment un singulet et résonnent pour la même valeur du déplacement chimique, soit 2 ppm ( voir dans le tableau ci-dessus : CH3 - CO - O - R ).

Les 3 protons du groupe CH3 de l'extrémité droite de sont équivalents. Ils sont couplés avec les 2 protons de - CH2 - et forment un triplet. Ils résonnent pour la même valeur du déplacement chimique, soit 1,4 ppm ( voir dans le tableau ci-dessus : CH3 - C - O ).

Les 2 protons du groupe - CH2 - sont équivalents. Ils sont couplés avec les 3 protons de - CH3 et forment un quadruplet. Ils résonnent pour une valeur du déplacement chimique relativement élevée et expliquée dans la réponse 3 ci-dessous

  

3- (e) Expliquons la valeur du déplacement chimique correspondant au quadruplet.

Les 2 protons du groupe - CH2 - sont équivalents. Ils sont couplés avec les 3 protons de - CH3 et forment un quadruplet.

Alors que = 1,3 ppm pour les protons de C - CH2 - C, on a = 4,1 ppm pour les protons de C - CH2- O - CO - R. Cette valeur est élevée (déblindage) car les protons sont voisins de l'atome O attracteur.

Ceci illustre l'importance de l'environnement des protons étudiés.

 

EXERCICE 3 : Spectre de RMN du méthoxyméthane


ENONCE :


1- Combien de groupes protons équivalents comporte la molécule de méthoxyméthane CH3- O - CH3 ?

2- Préciser leur déplacement chimique à prendre parmi les valeurs figurant dans le tableau ci-dessous :

Proton

CH3- C

CH3- C-O

CH3 - C = C

CH3- O - R

CH3 - CO - O - R

C - CH2 - C

C - CH2 - C - O

C-CH-C

C - CH2 - O - H

Déplacement chimique

(ppm)

0,9

1,4

1,6

3,3

2,0

1,3

1,9

1,5

3,6


SOLUTION :


1- (énoncé) Précisons le nombre de groupes protons équivalents que comporte la molécule de méthoxyméthane CH3- O - CH3.

Les 6 protons du 1,2-dichloroéthane CH3- O - CH3 ont le même environnement. Ils sont équivalents car il existe un plan de symétrie passant par l'atome d'oxygène. Ils résonnent tous les 6 pour le même déplacement chimique .


2- Précisons le déplacement chimique à prendre parmi les valeurs figurant dans le tableau ci-dessus.

Le déplacement chimique doit être voisin de = 3,3 qui est celui de des protons équivalents de CH3- O - R (voir le tableau).

 

A VOIR :

Exercice 7-A : Connaissances du cours n° 7.

Exercice 7-B : Groupes caractéristiques et fonctions.

Exercice 7-C : Spectres UV-visible.

Exercice 7-D : Spectres infrarouge.

Exercice 7-E : Spectres de RMN. (ci-dessus)

Exercice 7-F : Identifier une molécule.

Exercice 7-G : Estérification (Bac 2013 - Centres étrangers - Exercice II)

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