Comment calculer les constantes de couplage J

Les chimistes organiques utilisent une technique appelée spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, ou RMN en abrégé, pour analyser des molécules organiques à base d'hydrogène et de carbone. Les résultats du test dans un graphique d'une simplicité trompeuse montrent un pic pour chaque atome de la molécule. Définir la relation entre eux – la constante de couplage J – permet aux chercheurs de déterminer la composition de l'échantillon.

Le graphique RMN mesure l'emplacement de chaque ion par la façon dont il résonne dans le champ magnétique du spectroscope. La résonance se présente sous la forme d'une série de pics. Chaque pic du graphique correspond à un élément de la molécule, donc une molécule contenant un atome de carbone et trois atomes d'hydrogène présente quatre pics. Chaque groupe de pics est généralement appelé multiplet, mais ils ont également des noms spécifiques déterminés par le nombre de pics. Ceux qui ont deux pics sont appelés duplets, ceux qui ont trois pics sont des triplets et ainsi de suite. Certains sont plus délicats: quatre pics peuvent être soit un quadruplet, soit un doublet de doublets. La différence est que tous les pics d'un quadruplet ont le même espacement, tandis qu'un doublet de doublets afficherait deux paires de pics avec un espacement différent entre le deuxième et le troisième pic. Il en va de même pour les quadruplets et autres multiplets: les pics d'un multiplet donné ont le même espacement relatif. Si l'espacement varie entre eux, vous avez un regroupement de multiplets plus petits plutôt qu'un grand.

Les pics sont mesurés en parties par million, ce qui - dans ce contexte - signifie des millionièmes de la puissance de fonctionnement du spectrographe. fréquence, mais les constantes J sont exprimées en hertz, vous devrez donc convertir les pics avant de déterminer la valeur de J. Pour ce faire, multipliez le ppm par la fréquence du spectrographe en hertz puis divisez par un million. Si votre valeur était de 1,262 ppm, par exemple, et que votre spectrographe fonctionnait à 400 MHz ou 400 millions de hertz, cela donne une valeur de 504,84 pour le premier pic.

Répétez ce calcul pour chaque pic du multiplet et notez les valeurs correspondantes. Il existe des calculatrices en ligne pour accélérer ce processus, ou vous pouvez utiliser une feuille de calcul ou une calculatrice physique si vous préférez. Pour calculer J pour un doublet, soustrayez simplement la valeur inférieure de la valeur supérieure. Si le deuxième pic donne une valeur de 502,68, par exemple, la valeur de J serait de 2,02 Hz. Les sommets au sein d'un triplet ou d'un quadruplet, tous ont le même espacement, vous n'aurez donc qu'à calculer cette valeur une fois que.

Dans les multiplets plus complexes, tels qu'un doublet de doublets, vous devez calculer une petite constante de couplage au sein de chaque paire de pics et une plus grande entre les paires de pics. Il existe plusieurs manières d'obtenir la plus grande constante, mais la plus simple consiste à soustraire le troisième pic du premier et le quatrième pic du second. Le spectrographe a généralement une marge d'erreur d'environ plus ou moins 0,1 Hz, alors ne vous inquiétez pas si les chiffres varient légèrement. Faites la moyenne des deux pour arriver à la plus grande constante pour cet exemple spécifique.

Dans un duplex de triplets, le même raisonnement s'applique. La plus petite constante parmi les trois pics est identique, dans la marge d'erreur du spectrographe, vous pouvez donc calculer J en choisissant n'importe quel pic dans le premier triplet et en soustrayant la valeur du pic correspondant dans le second triolet. En d'autres termes, vous pouvez soustraire la valeur du pic 4 de la valeur du pic 1, ou la valeur du pic 5 de la valeur du pic 2, pour arriver à la plus grande constante. Répétez au besoin pour les multiplets plus grands, jusqu'à ce que vous ayez calculé J pour chaque ensemble de pics.