Comment exécuter un spectre de résonance magnétique nucléaire?
Il repose sur le principe du spin nucléaire; lorsque le noyau d'un atome est placé dans un champ magnétique puissant, son champ magnétique s'aligne avec la direction du champ.
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est l'une des méthodes les plus utilisées pour identifier les composés chimiques, en particulier les composés organiques. Il repose sur le principe du spin nucléaire; lorsque le noyau d'un atome est placé dans un champ magnétique puissant, son champ magnétique s'aligne avec la direction du champ. Lorsque de l'énergie, sous forme d'ondes radio, est appliquée, certains noyaux tournent contre le champ. Le spectromètre mesure l'énergie libérée lorsque les noyaux se remettent à tourner avec le champ. A partir de ces informations, une multitude de données structurelles peuvent être obtenues.
Partie 1 sur 2: préparation de l'échantillon
- 1Séchez l'échantillon. Si votre échantillon contient du solvant, les pics de solvant apparaîtront très fortement dans le spectre RMN et pourraient interférer avec les pics que vous souhaitez voir. La facilité de séchage du composé dépend, mais le laisser sous vide pendant la nuit éliminera généralement les solvants organiques les plus courants.
- 2Choisissez un solvant approprié. Prenez environ 10 à 20 mg du composé et dissolvez-le dans une version non deutérée du solvant que vous souhaitez utiliser. La plupart des spectres RMN sont exécutés dans le chloroforme, alors commencez par cela. Si vous avez un composé très polaire, vous pouvez utiliser du DMSO, de l'acétone, de l'acétonitrile ou de l'eau.
- 3Préparez votre échantillon. Peser environ 10 à 20 mg de composé dans un petit tube à essai et ajouter environ 0,75 ml de la version deutérée du solvant approprié.
- Tout devrait entrer en solution. S'il y a des solides non dissous, des spectres de mauvaise qualité en résulteront.
- 4Insérez l'échantillon dans un tube RMN. Un tube RMN est un tube d'environ 25 cm de long et 0,5 cm de large, (généralement) en verre borosilicaté. Prélevez la solution de votre échantillon, prélevez-la à l'aide d'une pipette Pasteur et insérez-la dans le tube RMN. Sceller le tube à l'aide d'un capuchon en plastique.
- La hauteur de liquide dans le tube RMN doit être de trois doigts de hauteur. Tenez vos quatrième, troisième et deuxième doigts contre le fond du tube. Si vous ne voyez pas le haut du liquide au-dessus d'eux, ajoutez un peu de solvant supplémentaire.
Cela compense l'inhomogénéité du champ magnétique (essentiellement, cela garantit que l'ensemble de l'échantillon est dans un champ magnétique cohérent).
Partie 2 sur 2: exécuter l'échantillon
- 1Connaître les précautions de sécurité. Bien que l'exécution d'une RMN ne soit pas très dangereuse, elle implique de se trouver à proximité de champs magnétiques puissants.
- Si vous portez un stimulateur cardiaque ou des implants magnétiques, n'entrez jamais dans les cercles rouges ou jaunes au sol entourant le spectromètre RMN. Ce sont des lignes scotchées au sol, entourant le spectromètre. Ils marquent le début des lignes 5 Gauss et 10 Gauss.
- Retirez tous les objets magnétiques de vos poches, tels que les cartes de crédit ou les montres, car ils peuvent être endommagés de manière permanente, avant d'insérer votre échantillon.
- 2Insérez votre tube dans une centrifugeuse. Il s'agit d'un collier en plastique qui soutient votre tube RMN à l'intérieur de l'aimant. Prenez une essoreuse à l'aide de l'extrémité du tube et enfoncez-la jusqu'à ce que le bas de l'essoreuse se trouve à 10 cm au-dessus du fond du tube.
- 3Nettoyer l'extérieur du tube. Utilisez de l'isopropanol, de l'acétone ou un autre solvant organique volatil et humidifiez un mouchoir/Kimwipe. Essuyez l'extérieur du tube, sous la centrifugeuse, pour éliminer toute contamination.
- 4Allumez l'air de levage sur le spectromètre. Lorsque l'air commence à monter, insérez votre échantillon au-dessus de l'aimant.
- 5Insérez le tube RMN. Diminuez le débit d'air de levage afin que l'échantillon descende doucement dans l'aimant.
- 6Verrouillez le spectromètre. Choisissez le solvant deutéré approprié et appuyez sur le bouton «verrouiller». Cela indique au spectromètre quel solvant vous utilisez.
- 7Calez le spectromètre. Cela compense l'inhomogénéité du champ magnétique (essentiellement, cela garantit que l'ensemble de l'échantillon est dans un champ magnétique cohérent). Attendez la fin de la machine.
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est l'une des méthodes les plus utilisées pour identifier les composés chimiques, en particulier les composés organiques. - 8Sélectionnez le type, le nom et le titre de l'expérience que vous souhaitez effectuer.
- Le nom de votre échantillon n'a pas vraiment d'importance, mais sachez simplement de quoi il s'agit afin de trouver facilement vos données.
- Le type d'expérience dépend des noyaux que vous souhaitez analyser. La plupart des molécules organiques contiennent des protons, donc une RMN du proton 1D est la plus courante. S'il y a du phosphore ou du fluor, faites des RMN sur ceux-ci aussi. Les RMN du carbone-13 prennent plus de temps que les trois autres et ne sont généralement nécessaires que si votre instructeur vous le demande ou si vous caractérisez un composé non connu dans la littérature.
- Vous souhaiterez peut-être exécuter une RMN 2D si votre composé est très complexe ou si la RMN 1D ne vous aide pas à l'identifier de manière adéquate.
- 9Définissez le nombre de numérisations. 16 est suffisant pour la RMN du proton, du fluor et du phosphore. La RMN du carbone peut nécessiter 500 ou plus pour un rapport signal sur bruit adéquat.
- 10Réglez le délai de relaxation. La valeur par défaut définie par le spectromètre dépendra du noyau que vous avez choisi, mais vous souhaiterez peut-être l'augmenter si vous essayez d'observer des carbonyles en RMN 13C à au moins 2,0 secondes, éventuellement jusqu'à 5,0 secondes.
- 11Réglez la largeur de balayage et le milieu du spectre si nécessaire. Ceux-ci peuvent généralement être laissés seuls, sauf si vous travaillez avec des molécules paramagnétiques présentant des déplacements chimiques inhabituels.
- 12Réglez la sonde. C'est comme régler une radio à l'ancienne pour écouter la station que vous voulez. Attendez la fin de la machine.
- 13Commencez l'expérience. Regardez les pics apparaître dans votre spectre. Une fois que vous voyez un rapport signal sur bruit satisfaisant, vous pouvez arrêter l'expérience ou attendre la fin du nombre de balayages demandé.
- 14Répétez le processus de numérisation pour chaque noyau supplémentaire que vous souhaitez numériser. Il n'est pas nécessaire de verrouiller ou de caler le spectromètre tant que votre échantillon ne change pas.
Si vous portez un stimulateur cardiaque ou des implants magnétiques, n'entrez jamais dans les cercles rouges ou jaunes au sol entourant le spectromètre RMN. - 15Éjectez l'échantillon. Allumez l'air de levage et attendez que l'échantillon sorte du spectromètre. Ramassez-le et coupez l'air de levage.
- 16Retirez l'essoreuse. Prenez un Kimwipe et retirez-le. Remettez la toupie là où vous l'avez trouvée.
- 17Interprétez votre spectre. Pour une RMN du proton, consultez Comment interpréter un spectre de résonance magnétique nucléaire du proton pour obtenir des conseils sur ce qui se trouve réellement à l'intérieur de votre tube RMN.
- Si vous ne changez pas de solvant, vous n'avez pas besoin de verrouiller le spectromètre entre les échantillons. Vous devriez toujours caler cependant.
- Les solvants deutérés, le chloroforme en particulier, peuvent être toxiques. Travailler sous une hotte lors de la préparation des échantillons.
- Soyez prudent lors de l'insertion des cônes. Appuyez vers le bas, sinon le tube pourrait se casser et vous couper la main.
- Dans la plupart des cas, n'essayez pas d'exécuter un spectre dans un solvant non deutéré. Votre pic de solvant sera si haut qu'il sera très difficile de voir les pics de vos composés.
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