Document N° 04

Simulation d'un spectre RMN

 avec le logiciel HNMR Spectrum

 

 

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Réaliser un spectre RMN avec ACD/Labs.

1)- Le logiciel ACD/ChemSketch (Freeware)

2)- Récupération des données de la molécule :

3)- Simulation du spectre avec le logiciel HNMR Spectrum.

Les différentes icônes.

   


  

Réaliser un spectre RMN avec ACD/Labs.

1)- Le logiciel ACD/ChemSketch (Freeware)

-    Télécharger le logiciel :
-    Cliquer sur le lien suivant : http://www.acdlabs.com/download/
-    On obtient la fenêtre suivante :

 

-    Cliquer sur

 

-    Puis créer un compte : Cliquer sur
-    Cliquer sur  :

 

-    Puis cliquer sur .
-    Enfin, installer le fichier
-    Cliquer sur l’application : chemsk12.exe
-    La fenêtre suivante apparaît :

 

-    Cliquer sur et suivre la procédure pour installer le logiciel.
-    Une fois le logiciel installé, cliquer sur le raccourci : 
-    Il apparait la fenêtre suivante :

 

-    Cliquer sur OK (le logiciel est en anglais, mais facilement compréhensible)

 

-    Cliquer sur ACD/Labs
-    Dans le menu déroulant, cliquer sur
-    Il apparaît la fenêtre suivante :

 

-    Sélectionner :
-    Dans le menu : Tools, sélectionner Simulation

 

-    Il apparaît la fenêtre suivante :

 

-    Pour pouvoir construire le spectre RMN de la molécule, il faut connaître les différents déplacements chimiques des groupes de protons équivalents qui constituent la molécule.
-    La molécule ne doit pas être trop complexe (moins de 5 groupes de protons équivalents)

2)- Récupération des données de la molécule :

-    Site qui permet d’accéder aux données :
-    http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi

 

-    Cliquer sur : I agree the disclaimer and use SDBS
-    Il apparaît la page suivante :

 

-    On peut entrer la formule moléculaire.
-    Pour exemple on choisit l’éthanol : C2H6O

 

-    On demande d’afficher le spectre 1H NMR (on peut cocher d’autres spectres)
-    On clique sur « Search ».

 

-    On clique sur le lien : 1300 (il s’agit bien de l’éthanol)

 

-    Puis pour afficher le spectre RMN de la molécule, on clique sur le lien :
-    1H NMR : 90 MHz in CDCl3
-    On obtient le spectre suivant avec les données :

 

3)- Simulation du spectre avec le logiciel HNMR Spectrum.

-    Il faut entrer les différentes valeurs dans la page suivante :
-    On entre la valeur de la fréquence : f = 90 MHz (on choisit la même valeur que celle  donnée par le site)
-    Cette fréquence f représente la valeur de la fréquence de résonance des protons de l’échantillon de référence.
-    Elle est liée à la valeur du champ magnétique imposé par l’appareil de RMN.
-    Ainsi un appareil de RMN à 9,4 T est appelé spectromètre de 400 MHz.
-    Il y a proportionnalité entre la valeur de l’intensité du champ magnétique appliqué et la fréquence f de résonance des protons de l’échantillon de référence.

    Tableau de correspondance :

Valeur de l’intensité

du champ magnétique

de l’appareil RMN

1,41 T

2,11 T

2,4 T

4,7 T

7,1 T

9,4 T

Fréquence de

résonance des protons

de l’échantillon de référence

60 MHz

90 MHz

100 MHz

200 MHz

300 MHz

400 MHz

 

 

 

 

-    Il y a trois groupes de protons équivalents : Groupe Count : 3
-     Il apparaît la fenêtre suivante :

 

-    On indique le nombre de protons par groupe et le déplacement chimique correspondant :
-    On respecte l’ordre A, B et C.

 

-    Maintenant, il faut entrer les valeurs des constantes de couplage :
-    Dans le cas présent, les constantes de couplage ne sont pas données.

-     Valeur de la constante de couplage ::
-    Constante de couplage J entre les deux protons : Distance entre les 2 pics d’un signal.
-    Les constantes de couplage J sont exprimées en hertz.
-    La valeur de la constante de couplage est indépendante de l’intensité du champ magnétique appliqué et ne dépend que du nombre et de la nature des liaisons séparant les deux protons et de la disposition spatiale des protons.

    On utilise les règles suivantes :

-    Les effets du couplage disparaissent rapidement avec la distance. 
-    Alors que les atomes d'hydrogène portés par des atomes adjacents de carbone présentent  un effet de couplage notable (J = de 6 Hz à 8 Hz), les atomes d'hydrogène éloignés (deux hydrogènes séparés par plus de deux carbones) les uns des autres ne subissent presque pas d’effets réciproques (J = de 0 Hz à 1 Hz).
-    Par exemple, dans le spectre de protons de l'éthanol, le groupe CH3 est divisé en un triplet avec un rapport d'intensité de 1:2:1 par les deux protons voisins du groupe CH2.
-    De même, le groupe CH2 est divisé en un quartet avec un ratio d'intensité de 1:3:3:1 par les trois protons voisins du groupe CH3.
-    En principe, les deux protons du groupe CH2 devraient être également divisés à nouveau en un doublet pour former un doublet de quartets à cause du couplage avec le proton hydroxyle, mais l'échange intermoléculaire du proton hydroxyle acide entraîne l'annulation de ce couplage.
-    Le pic du proton hydroxyle apparaît généralement sous la forme d'un singulet.
-    Du fait de la mobilité de l'atome d'hydrogène du groupe hydroxyle, le couplage avec les autres protons (protons portés par le carbone voisin) disparaît.
-    On prend : JAC = J13 = 7 Hz ou 10 Hz
-    Pour JAB = J12 = 0 Hz et JBC = J23 = 0 Hz

 

-    On obtient le spectre RMN suivant :

 

-    Avec une fréquence de 400 MHz, on obtient le spectre RMN suivant :

 

-    Le spectre est plus resserré.
-    On peut Zoomer :

 

-    On peut faire apparaître la courbe d’intégration :

 

-    Les différentes icônes :

 

Tableau :

-    Ensemble des outils :

 

     Permet de zoomer :

-    On sélectionne la partie du spectre que l’on veut étudier tout en maintenant le clic gauche de la souris, puis on relâche :

 

-    On obtient le spectre suivant :

 

     Mesure de distance : permet d’effectuer des mesures de distance en Hz (constante de couplage, ...).

-    Exemple :

 

 

     : Simulation de spectre HRMN :

 

-    Permet de rentrer les différentes valeurs pour simuler un spectre RMN.
-    Exemple : Pour la molécule d’éthanol :

 

-    Il faut indiquer :
-    Nombre de groupes : 3
-    Nombre de protons dans chaque groupe :
-    Constantes de couplage :

 

      Affichage des déplacements chimiques de chaque pic des différents signaux.

-    Exemple : Pour la molécule d’éthanol :

 

 

     Affiche l’intensité de chaque pic des différents signaux.

-    Exemple : Pour la molécule d’éthanol :

 

 

     Affiche le numéro de groupe de chaque pic de chaque signal.

-    Exemple : Pour la molécule d’éthanol :

 

 

     Affiche la courbe d’intégration.

-    Exemple : Pour la molécule d’éthanol :

 

 

     Affichage avec des lignes simples:

-    Le spectre ne fait apparaître que des lignes.

 

 

     Affichage des lignes plus proche de la réalité (plus réaliste).

 

 

     Affichage des déplacements chimiques en ppm (Abscisses en ppm)

 

 

     Affichage des déplacements chimiques en Hz. (Abscisses en Hz)

 

 

 

    Affichage avec les échelles les mieux adaptées.

-    Adapte le spectre RMN à la fenêtre.
-    Permet d’obtenir l’affichage le plus lisible, le zoom le mieux adapté.

 

 

     Affichage avec les échelles complètes.

 

 

-    Dans le menu « Options » :

 

-    On peut choisir l’intervalle de spectre : les valeurs par défaut