La spectrométrie est une méthode d’investigation physique dont l’objet est l’identification et la caractérisation d’un composé par l’étude de ses spectres (un spectre est le résultat de l’interaction entre un rayonnement et la matière). Le centre de spectrométrie de l’université de Franche-Comté réunit les quatre techniques complémentaires : – la spectrophotométrie infra-rouge qui permet d’identifier des groupements particuliers d’atomes, dits groupements fonctionnels ( » empreinte digitale » d’une molécule). – la spectrométrie de masse qui permet de déterminer la masse des composés et d’identifier les fragments formés. – la spectrométrie des Rayons X qui permet de déterminer la nature des atomes des composés et leur disposition géométrique dans l’espace. – la spectroscopie de RMN qui permet de caractériser la structure moléculaire d’un composé. La spectroscopie RMN. Cette technique permet d’identifier la structure de composés (liquides ou solides), de caractériser leur enchaînement atomique, et d’obtenir des informations sur l’environnement des noyaux atomiques (nature des voisins proches). Cette méthode d’analyse, puissante et très performante, est utilisée aussi bien en analyse structurale qu’en analyse quantitative. Le phénomène de RMN, qui repose sur le magnétisme nucléaire, correspond à une absorption sélective d’énergie par des noyaux possédant un moment magnétique, placés dans un champ magnétique et irradiés par une onde électromagnétique. L’interprétation des signaux émis par les noyaux (position, aspect et intensité) conduit à un ensemble d’informations duquel est déduite la structure du composé analysé. Les données telles que le glissement ou déplacement chimique, le phénomène de couplage qui traduit les interactions nucléaires et les mesures de temps de relaxation (mobilité moléculaire…) sont les paramètres fondamentaux de la RMN.
• La réunion d’un appareil performant et d’un ordinateur peut conduire à des résultats exceptionnels. La RMN est devenue aujourd’hui un outil indispensable et incomparable. Elle s’applique principalement pour la détermination structurale de composés moléculaires chimiques. Elle précise la formule développée et la stéréochimie des molécules. Elle revêt une importance particulière en chimie organique, en biochimie et en chimie macromoléculaire (polymères, gels, matériaux). Elle a fait également ses preuves dans la caractérisation de molécules biologiques et minérales (verres, céramiques…) et a trouvé des applications dans les domaines agro-alimentaire (contrôle de qualité) et pharmaceutique. L’imagerie médicale RMN (dite IRM), ainsi que la RMN in vivo se développent fortement aujourd’hui.
• Le nouveau spectromètre AVANCE A Bruker est équipé d’un cryoaimant activement blindé (champ nominal de 7.05 T) et disposant des nouvelles technologies RMN (système de gradients…), électroniques (numérique…) et informatiques. Ce spectromètre permet d’étudier de multiples noyaux grâce à plusieurs sondes ou tête de mesure. Il utilise une station RMN SGI de type O2 R 5000 SC sous un environnement UNIX (station INDY O2 de Silicon Graphics). Différents logiciels sont utilisés : logiciels interactifs d’acquisition et de traitement RMN WINNMR 1D et 2D Bruker, XWINNMR, logiciels IRIX 6.3, Indigo Magic, IRIS et de communication NFS, logiciel CHEM DRAW Ultra. Il offre une grande précision et une stabilité remarquable, aussi bien pour une utilisation de routine, que pour les applications les plus pointues. Le centre de spectrométrie développe des techniques impusionnelles (expériences NOE 1D et de transfert de polarisation, INEPT, DEPT, séquence SPI…) et bidimensionnelles (RMN dite 2D, COSY, NOESY, ROESY, TOCSY, HOHAHA…), ainsi que la RMN multinucléaire (1H, 13C, 31P, 109Ag, 87Rb, 97Mo…). Des spectres de RMN 2D (en particulier les spectres COSY 1H-1H) peuvent être réalisés en quelques minutes grâce à la technologie gradient.
• De nombreux accessoires et sondes de mesures* permettent d’utiliser ce spectromètre dans les diverses applications de la RMN : RMN de routine, RMN haute résolution des liquides, RMN haute résolution solide… Ainsi, de nombreux composés peuvent être étudiés et caractérisés : des liquides (solvants organiques, huiles minérales et végétales…), des gaz dissous, et des solides (polymères, gels, poudres solubles et insolubles…).
• Les domaines d’applications les plus courants sont : analyse de polymères, substances organiques, biologiques, biochimiques et pharmaceutiques ; identification des structures moléculaires ; stéréochimie et disposition spatiale des atomes dans les molécules ; caractérisation structurale, qualitative et quantitative de molécules ; analyse de séquences et détermination de la tacticité ; contrôle de réactions chimiques et suivi cinétique ; analyse de mélanges ; dosages de produits connus ou inconnus…
Grégorio Crini – Jo353l Vebrel
Centre de spectrométrie
Université de Franche-Comté
tél. 03 81 66 65 64 – fax 03 81 66 61 72
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