La spectroscopie à Résonance Magnétique Nucléaire

Peter Hore

Description

Ce livre offre une introduction concise et accessible aux principes physiques de la résonance magnétique nucléaire à l’état liquide, une technique puissante pour sonder les structures moléculaires. Des exemples, des applications et des exercices sont fournis tout au long du cours pour permettre aux étudiants débutants de se familiariser avec cette importante technique analytique.

Sujets

• Sciences expérimentales
• Chimie
• Chimie
• Theoretical
• Sciences et techniques
• Physical
• Chemistry
• Science

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 11 juillet 2019
• Nombre de lectures: 3
• EAN13: 9782759823680
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

ENSEIGNEMENT SUP CHIMIE
ENSEIGNEMENT SUP CHIMIEUne introduction sur des sujets incontournables en chimie
P. J. Hore
est professeur de chimie à l’université d’Oxford.
La collection « Enseignement Sup Chimie » se présente
comme une introduction sur des sujets incontournables
en chimie. Adaptée aux besoins des étudiants et
des chercheurs, le traitement rigoureux, mais accessible,
de chaque sujet est idéal pour ceux qui veulent
une amorce dans un sujet donné pour les préparer
à une étude ou à une recherche plus avancée.
Ce livre offre une introduction concise et accessible aux principes
physiques de la RMN à l’état liquide, une technique puissante pour
sonder les structures moléculaires. Des exemples, des applications et des
exercices sont fournis tout au long du cours pour permettre aux étudiants
débutants de se familiariser avec cette importante technique analytique. P. J. Hore
Traduction : Alan Rodney
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« introduction concise et accessible aux principes
physiques de la RMN à l’état liquide… »
LA SPECTROSCOPIE
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language edition by language edition byÀ RÉSONANCE
MAGNÉTIQUE NUCLÉAIRE
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20 e
ISBN : 978-2-7598-2119-8
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9782759 821198 www.edpsciences.org
9782759820931_spectroscopie.indd 1 03/06/2019 10:31
LA SPECTROSCOPIE À RÉSONANCE MAGNÉTIQUE NUCLÉAIRELa spectroscopie
à résonance
magnétique nucléaire
DEUXIÈME ÉDITION
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P. J. Hore
Traduction : Alan Rodney
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language edition by language edition by“Nuclear Magnetic Resonance”, 2nd Edition, was originally published in English
in 2015. This translation is published by arrangement with Oxford University
Press. EDP Sciences is solely responsible for this translation from the original
work and Oxford University Press shall have no liability for any errors, omissions
or inaccuracies or ambiguities in such translation or for any losses caused by
reliance thereon.
© P. J. Hore 2015.
L’auteur a fait valoir ses droits moraux.
Imprimé en France
ISBN (papier) : 978-2-7598-2119-8 - ISBN (ebook) : 978-2-7598-2368-0
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collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un
but d’exemple et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle,
faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause
erest illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par
quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée
par les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences 2019Avant-propos de la première édition
La résonance magnétique nucléaire offre une technique flexible et
extrêmement puissante pour analyser la structure et la dynamique des
molécules. De nos jours, on ne trouve guère de laboratoire de chimie
non équipé avec un spectromètre RMN ou qui ne dispense de cours
universitaire en chimie au niveau licence n’incluant pas un module sur
la RMN. Ce livre offre une introduction claire et concise aux principes
physiques de la RMN des liquides et des interactions qui vont générer
des spectres RMN. Les six chapitres décrivent et expliquent comment les
spins nucléaires interagissent avec un champ magnétique (le décalage
chimique) et entre eux (le couplage scalaire ou « spin-spin ») ; ils
analysent comment les spectres de RMN sont affectés par des états
d’équilibre chimique (les échanges) et le mouvement moléculaire (relaxation)
et se terminent par une esquisse des protocoles expérimentaux utilisés
pour quelques expériences en RMN à une (ou à deux) dimension(s). Je
me suis efforcé de rester simple dans mon exposé des faits : le texte
ne comprend donc que l’essentiel des mathématiques et des aspects
théoriques nécessaires. Ce qui est important est de bien comprendre
les fondements de la technique de la RMN et comment on peut les
appliquer à des problèmes intéressants d’un point de vue chimique.
Je suis redevable – pour le choix de la forme et le contenu de ce texte
qui est relativement court – à ceux-là mêmes qui m’ont enseigné la
résonance magnétique, à savoir, Keith McLauchlan, Rob Kaptein et Ray
Freeman – surtout Keith et Ray dont j’ai hérité des cours de licence il y a
dix ans et sur lesquels mon texte repose. J’ai une dette et une profonde
reconnaissance vis-à-vis de ces trois collègues. Je remercie également
Jonathan Jones, qui a relu avec soin et perspicacité le manuscrit dans
sa totalité et qui m’a fait plusieurs commentaires très pertinents sur
presque chacune des pages ; de même mes remerciements vont à Paul
Hodgkinson, Mark Wormald et Pete Biggs qui ont su désenchevêtrer,
toujours avec le sourire, les problèmes d’ordinateur que j’ai rencontrés
(et parfois créés moi-même) en dessinant les figures ; enfin et last but
not least, Craig Morton et Mark Wormald, qui m’ont généreusement
permis de reproduire leurs très beaux spectres.
Oxford, octobre 1994, P. J. Hore
vAvant-propos de la seconde édition
Bien que la pratique de la spectroscopie en RMN ait beaucoup
évolué ces 20 dernières années, les principes physiques qui sous-tendent
la RMN d’états liquides – à la fois objet et objectif de ce petit livre –
sont restés, pour l’essentiel, inchangés. En 1995, nous avions déjà une
excellente compréhension des déplacements chimiques, des couplages
scalaires ou « spin-spin », des échanges chimiques, de la relaxation
de spin et des effets produits au niveau des spectres de RMN, et cela
était vrai du moins au niveau de la plupart des cours universitaires
donnés en licence (ou équivalents). Par conséquent, le contenu de cette
seconde édition ne diffère pas énormément de celui de la première.
Les ajouts les plus significatifs au texte visent à décrire des techniques
expérimentales plus proches de nous, par exemple INEPT, HSQC et la
RMN tridimensionnelle.
J’ai corrigé quelques erreurs, quelques imprécisions et certaines
présentations par trop simplifiées de la première édition, sans – du
moins, je l’espère – en introduire de nouvelles. Si jamais vous vous
rendez compte d’une anomalie, quelle qu’elle soit, s’il vous plaît,
faites-le moi savoir. Rétrospectivement, quelques sections de la
première édition ne me semblaient plus satisfaisantes. En particulier, j’ai
réarrangé les sections sur l’anisotropie de groupes voisins, sur le
couplage fort, les spins équivalents, le couplage dipolaire, sur le modèle
vectoriel et sur la RMN à deux dimensions. Les symboles utilisés pour
les fréquences de Larmor et les rotations induites par des impulsions
radiofréquences sont maintenant conformes aux usages modernes.
J’ai également apporté de nombreux petits changements au texte
pour le rendre plus facile à suivre, et quelques améliorations «
cosmétiques » aux figures.
J’ai ajouté dix exercices à la fin de chaque chapitre. Certains sont
plutôt simples à résoudre, d’autres sans doute présentent un défi aux
lecteurs. Mon espoir est qu’ils vous aident à valider et à approfondir
votre compréhension des principes de la RMN. Les réponses aux
problèmes sont données à la fin du livre. Chaque chapitre se termine par
un bref résumé.
J’ai rédigé – coécrit avec Jonathan Jones et Steve Wimperis en 2000 –
un autre livre chez Oxford University Press, dans la série Introduction
à la chimie, sous le titre, NMR: the Toolkit [boîte à outils], qui va aussi
connaître sa seconde édition. Il peut être considéré comme la suite
logique de celui-ci, et s’adresse à tous ceux qui souhaitent en savoir
plus sur le fonctionnement opérationnel des séquences de pulsation
de RMN et se faire une idée plus précise quant aux mécanismes de la
mécanique quantique sous-jacents. Ainsi, les lecteurs qui seraient
peutêtre frustrés par une absence de détail et de traitement rigoureux sur
viAvant-propos de la seconde édition
ces questions quantiques pourraient trouver The Toolkit plus en phase
avec leurs goûts personnels.
Je tiens à exprimer ma gratitude à Rod Wasylishen pour le temps
passé à identifier, comme il l’a fait, certaines lacunes de la première
édition. Je remercie aussi beaucoup Geoffrey Bodenhausen et Gareth
Morris qui m’ont gentiment transmis des commentaires détaillés sur le
texte de la première édition et de sages suggestions en vue d’y
apporter des améliorations. Je remercie également Susannah Worster pour
®son aide sur le glossaire, Jakub Sowa pour son aide avec Chemdraw ,
Christina Redfield pour leurs spectres de 950 MHz du lysozyme et
Pete Biggs qui a réussi à redonner vie à des versions sur ordinateur de
figures que j’avais dessinées il y a 20 ans mais au moyen d’un logiciel
aujourd’hui obsolète.
Oxford, octobre 2014, P. J. Hore
viiSommaire
Couverture I
Avant-propos de la première édition v
Avant-propos de la seconde édition vi
Sommaire ix
1. Introduction 1
1.1. Introduction 1
1.2.Moment cinétique et magnétisme nucléaire 2
1.3.Spectroscopie RMN5
1.4.Résumé9
1.5.Exercices10
2. Déplacements chimiques 11
2.1. Introduction 11
2.2.Blindage nucléaire 12
2.3.Origine des déplacements chimiques 18
2.4.Contributionsau blindage nucléaire19
2.5. Résumé26
2.6. Exercices26
3. Couplages scalaires (-J) 29
3.1. Introduction 29
3.2.Effet