THèSE

présentée par

Alassane WELE

Soutenue le 30 juin 2003

Résonance Magnétique Nucléaire (RMN)

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une méthode d’analyse moderne qui utilise les propriétés magnétiques des noyaux. L’énergie d’interaction des moments magnétiques nucléaires d’une substance avec un champ magnétique extérieur B₀ est en fait constituée d’un certain nombre de niveaux discrets d’énergie (E_i) caractéristiques.

Il est possible, au moyen d’un émetteur à haute fréquence, d’induire des transitions entre ces niveaux d’énergie.

L’absorption d’énergie qui en résulte est enregistrée sous forme de « raie spectrale » ou signal de résonance (ou spectre de RMN)

Spectres de RMN à deux dimensions

Les expériences de RMN à deux dimensions reposent sur une succession de trois intervalles de temps : préparation, évolution et détection, auxquels s’ajoute généralement une période de mélange précédent la détection. Une expérience de RMN bidimensionnelle est rendue possible par l’enregistrement d’une série de n spectres unidimensionnels.

En même temps, on augmente progressivement le temps d’évolution. En règle générale, on utilise un minimum de 32 et un maximum de 128 ou 256 expériences simples.

Une double transformée de Fourier permet l’obtention d’un spectre à deux dimensions sur lequel apparaissent des pics aux fréquences de résonance des atomes en inter-connexion.

1-Expériences homonucléaires ¹H-¹H

COSY (Correlated SpectroscopY)

Elle met en jeu le transfert de magnétisation (cohérence) en noyaux couplés scalairement séparés par le temps d’évolution t₁. L’expérience COSY ou expérience Jenner permet de découvrir des relations de voisinages entre noyaux couplés scalairement. Les principaux couplages mis en évidence sont les couplages entre protons géminés ²J ou vicinaux ³J. La séquence d’impulsion COSY consiste uniquement en deux impulsions de π/2.

HOHAHA (Homonuclear Hartmann-Hahn)

Elle met en évidence l’ensemble des couplages scalaires spin-spin entre les noyaux. Pendant le temps de mélange ou temps de mixage (t_m) le transfert de magnétisation s’étend des noyaux immédiatement voisins vers des noyaux plus éloignés et gagne finalement la totalité du réseau de noyaux. C’est ainsi que sont touchés des noyaux qui ne sont pas directement couplés avec le noyau étudié. Par comparaison au COSY, la seconde impulsion à 90° est remplacée dans le TOCSY par le temps de mixage.

ROESY (Rotating frame Overhauser Effect SpectroscopY)

La séquence d’impulsion pour l’expérience ROESY est identique à celle de HOHAHA, mais maintenant, pendant le temps de mixage, le transfert de magnétisation a lieu par couplage dipolaire. Ainsi, ce sont les protons proches dans l’espace qui sont recherchés dans cette expérience.

2-Expériences hétéronucléaires ¹H-¹³C

L’observation du carbone a été rendue beaucoup plus intéressante depuis la mise au point de la détection inverse. En effet, le rapport gyromagnétique du carbone, combiné à l’absorbance naturelle de l’abondance naturelle de l’isotope observable ¹³C, rendent le carbone beaucoup moins sensible que l’hydrogène. Le principe de détection inverse consiste à exciter les noyaux d’hydrogène, présents en plus grand nombre et détecter celui-ci après qu’il ait acquis un label carbone. Ces expériences peuvent être effectués afin d’observer n’importe quel hétéroatome (¹³C, ¹⁵N,…).

HSQC (Heteronuclear Simple Quantum Coherence)

Ce type d’expérience permet de mettre en évidence les couplages 1J_XH. On peut ainsi à partir des attributions protons effectuer les attributions des atomes de carbone primaire, secondaire tertiaire, ainsi que celles des atomes protonés.

HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Coherence)

Dans cette expérience les couplages à longue distance 2J et 3J en protons et atomes de carbones sont observés.