RMN résonance magnétique nucléaire

La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) permet de caractériser les molécules en donnant des informations sur :

• la structure.
• la composition atomique.
• les interactions.

Principes

Principe magnétique des noyaux à un champ magnétique et à des ondes électromagnétiques.

1. Un champs magnétique est appliqué pour aligner les moments magnétiques des noyaux.

2. Un deuxièmes champs magnétique est appliqué pour perturber l'état initial (passage à un état excité, énergétiquement supérieur). Le retour à l'état initial provoque la libération de l'énergie absorbée. La relaxation produit deux types d'ondes :

3. longitudinale. Le retour à l'état d'équilibre initial parallèlement au champ magnétique externe.

4. transversale. les noyaux excités perdent leur cohérence de phase sous l'influence de diverses interactions avec leur environnement moléculaire. Ces signaux contribuent à la largeur de raie.

L'information est le retour a l'état initial.

Note

Sans champs magnétique pas d'orientation privilégiée pour les moments magnétiques.

Note

Seul les noyaux avec un spin différent de 0 sont visibles. Le spin \(^{12} C\) ou de \(^{16} O\) est de 0 mais différent du \(^{13} C\). Spin de l'hydrogène \(H\) est de \(0,5\).

Le résultat obtenu est un spectre qui représente l'intensité en fonction de parties par million car la valeur est très petites.

Principes théoriques

Equation de Bolzmann

\(\frac{m_{+1/2}}{m_{-1/2}} = 1,000006\). Pour détecter la différence il faut une extrême sensibilité.

Une molécule de référence Référence souvent utilisé tétraméthylsilane, en abrégé le T.M.S

Le signal est normalisé par rapport à la fréquence du champs magnétique appliqué et la molécule de référence.

!!! Résonance Magnétique (ou I.R.M.)e domaine médical avec l'Imagerie

Interprétation du spectre

L'interprétation du spectre se fait en :

• Aire sous la courbe (AUC) ou intégration noté \(\int\) .
• Intensité (souvent relative).
• Déplacement chimique en ppm noté \(\delta _{H1}\) par exemple pour les atomes d'hydrogènes. Le déplacement chimique dépend du nuage électronique. Plus celui-ci est décaler vers la droite (appelé dé blindage) et plus il est à proximité de l'atome. Ce déplacement est lié à l'effet inductif. Trois liaisons maximum.
• Multiplicité càd le nombre de pics. Elle suit un triangle de Pascale en terme d'intensité relative. Elle est liée aux interactions entre les noyaux voisins et est appelé énergie de couplage. La formation d'un massif avec deux pics indépendant du champ magnétique appliqué et de la distance entre les noyaux. \(J\) constance de couplage en \(Hz\).

lié au couplage spin-spin associé le signal de groupe d'atomes voisins.

Massif zone avec plusieurs pics.

MN du carbone-13 (¹³C) e découplage protonutilisé pour simplifier le spectre. Dans cette technique, les interactions entre les noyaux de carbone et les protons voisins sont éliminées en irradiant continuellement les protons. On obtient un signulet (un pic par noya).

1. aligner dans le sens de l'induction Bo ou en opposition à cette induction Bo.
2. rotation sur eux-mêmes (spin), \(\mu\) les moments magnétiques de spins des noyaux ne s'alignent pas exactement sur Bo \(\omega _0\) avec une certaine vitesse angulaire. 3; basculement il est nécessaire d'appliquer un champ magnétique B1 perpendiculaire à la direction de \(\mu\) de même valeur que la fréquence de rotation des moments. La fréquence de rotation des \(\nu _0 = \frac{\omega}{2 \cdot \pi}\)

Application d'un champ \(2 \cdot \pi \cdot \nu = \gamma \cdot B_0\)

\(\gamma\) (rapport gyromagnétique)

\(\Delta E = (\frac{h}{2 \cdot \pi}) \cdot \gamma \cdot B _0\)

\(h\) constante de Planck

observera donc les noyaux d'autant mieux que Bo sera important (RMN à haut champ) et que le rapport gyromagnétique sera grand (ce qui est le cas pour \(^1 H\)

\(\frac{B_{TMS} - B_{H}}{B_0}\) avec \(B\) valeur du champs

parties par million car la valeur est très petites.

La variabilité dans la sortie des composées est appelés contributions secondaires.

Environnement identique = même signal.

Résonance égalité du champ appliqué avec la fréquence du mouvement. Basculement