spectrométries UV-Vis., IR, RMN 1 H, 13 C de la

Université de Montpellier Laboratoire de Pharmacognosie

ENSEIGNEMENT PRATIQUE COORDONNÉ

UE13 du DFGSP3

Introduction à l’analyse spectrale

spectrométries UV-Vis., IR, RMN ¹ H, ¹³ C de la

«

SAM anticholinergique

de la BELLADONE

2014-2015

Enseignants : CRAUSTE Céline (MCF), VIGOR Claire (MCF), VERCAUTEREN Joseph (Pr)

H₃C N

O

CH₂OH

(±)-atropine O H

INTRODUCTION

Détermination structurale par :

Mesures physiques : Analyse élémentaire, polarimétrie (méthodes chiroptiques), dichroïsme circulaire, diffraction des Rayons X.

Techniques d’analyses spectrales : Masse, UV-Visible, IR, + RMN.

 faisceau de preuves  structure « complète » de composés organiques.

Parfois ces preuves sont insuffisantes  chimie (dégradations, hémisynthèse, synthèse totale) ; mais de moins en moins nécessaire (puissance).

Spectrométrie = étude (mesure) des interactions entre une radiation (lumière) et la matière.

Spectrométrie d’émission :

Par un apport (contrôlé) d’énergie à une molécule (en la chauffant, par exemple), cette molécule va réagir par une émission de lumière caractéristique de cette matière.

Un mélange de pigments bruts absorbe principalement dans :

le bleu (< 450 nm) et le rouge (650-670 nm)

spectre d’absorption

Spectrométrie d’absorption :

Le principe est exactement le même que celui du spectre d'émission : à un niveau d'énergie donné correspond une longueur d'onde. Mais au lieu d'exciter de la matière (par exemple en la chauffant) pour qu'elle émette de la lumière, on l'éclaire avec de la lumière blanche (donc contenant toutes les longueurs d'ondes) pour voir quelles longueurs d'ondes sont absorbées.

Les niveaux d'énergie étant caractéristiques de chaque élément, le spectre d'absorption d'un élément est exactement le complémentaire du spectre d'émission. On s'en sert notamment en astrophysique : par exemple, pour déterminer la composition de nuages gazeux, on étudie leur spectre d'absorption en se servant des étoiles situées en arrière-plan comme sources de lumière.

C'est d'une manière générale le but de la spectrographie d'absorption : identifier des éléments inconnus (ou des mélanges) par leur spectre :

É

nergie et longueur d'onde sont liées par les équations suivantes :

E = hν où E = énergie (J ; eV)

h = constante de Planck (6,60.10

), ν = fréquence (Hz ; 2π.rd.s

).

et

ν = c/ λ où c = vitesse de la lumière (2,9979.10

m.s

),

λ = longueur d'onde (m).

Lumière visible par l’homme (couleurs « spectrales ») :

Quand de la lumière blanche est réfléchie ou passe au travers d’une substance colorée, une portion caractéristique de longueurs

d’ondes est absorbée. La couleur de la lumière résiduelle sera celle des longueurs d’ondes complémentaires de celles absorbées. Ceci est indiqué par la « roue colorée » ci-contre, dans laquelle les couleurs complémentaires sont « diamétralement opposées », en regard l’une de l’autre. Par exemple, une absorption de la lumière bleue de 420 à 430 nm, rend la substance « jaune », ou bien de celle à 500-520 nm, la fait apparaître « rouge ».

Le vert est unique en ce qu’il peut résulter d’une absorption de 800 nm aussi bien que de 400 nm !

Spectrométries : relation longueur d’onde/fréquences et couleur du visible

Ondes visibles rouges : 391 à 483 THz = 765 à 620 nm

Ondes visibles rouges orangées : 483 à 503 THz = 620 à 596 nm Ondes visibles jaunes orangées : 503 à 510 THz = 596 à 587 nm Ondes visibles jaunes : 510 à 516 THz = 587 à 580 nm Ondes visibles jaunes verdâtres : 516 à 521 THz = 580 à 575 nm Ondes visibles vertes jaunâtres : 521 à 535 THz = 575 à 560 nm Ondes visibles vertes : 535 à 565 THz = 560 à 530 nm Ondes visibles vertes bleutées : 565 à 609 THz = 530 à 492 nm Ondes visibles cyanes : 609 à 615 THz = 492 à 487 nm Ondes visibles bleues verdâtres : 615 à 621 THz = 487 à 482 nm Ondes visibles bleues : 621 à 644 THz = 482 à 465 nm Ondes visibles indigos : 644 à 689 THz = 465 à 435 nm Ondes visibles violettes : 689 à 788 THz = 435 à 380 nm Transition vers les ultraviolets : 788 à 849 THz

Én erg ies cr ois sa nte s

Spectrométries : radiation électromagnétiques, longueur d’onde et fréquences

ν λ Δ E

3E+22 1E-14 1,98E-11

1,7E+20 1,8E-12 1,1E-13

3E+17 1E-09 1,98E-16

1,5E+15 2E-07 9,9E-19

1E+15 3E-07 6,6E-19

7,5E+14 4E-07 4,95E-19 6,0E+14 5E-07 3,9E-19

5E+14 6E-07 3,3E-19 4,3E+14 7E-07 2,83E-19

Visible

3,8E+14 8E-07 2,48E-19

3E+10 1E-02 1,98E-23

5E+08 6E-01 3,3E-25

3E+06 1E+02 1,98E-27

3E+04 1E+04 1,98E-29

3E+02 1E+06 1,98E-31

3E+00 1E+08 1,98E-33

Relations entre longueur d’onde, fréquence et énergie

Analyse Spectrale  ensemble de données permettant d’établir "la" structure (faisceau de preuves convergentes)

H

C N

O

CH

OH

O

(±)-atropine

H

Réf. : UV ATROPINE BASE SCR 2015

H₃C N

O

CH₂OH

O

(±)-atropine H

Réf. : UV RUT SCR 2015

rutinoside

bande I : due au système cinnamique bande II : due au système

hydroxybenzoïque

O HO

OH O O

OH OH

sucre

bande II : système hydroxybenzoïque

bande I : système cinnamique 257

266

297

358

B A

Réf. : IR ATROPINE BASE SCR 2015

Fingerprint   Fonc ons  

H₃C N

O

CH₂OH

O

(±)-atropine H

Réf. :

H ATROPINE BASE SCR 2015

H₃C N

O

CH₂OH

O

(±)-atropine H

Réf. :

C

Cq/CH

CH/CH

H₃C N

O

CH₂OH

O

(±)-atropine H

Réf. : SPECTRE DE

Masse

H₃C N

O

CH₂OH

O

(±)-atropine H