Licence Sciences et Techniques – L2 Techniques spectroscopiques (Chim4B)

Licence Sciences et Techniques – L2 Techniques spectroscopiques (Chim4B)

CC – durée : 1h – Samedi 3 avril 2021

La calculatrice est autorisée. L’utilisation du téléphone portable est interdite.

Document fourni : les tables de spectroscopie infrarouge et RMN ¹H – Répondre sur le sujet

Nom : Prénom :

Exercice 1 / RMN ¹H

1) Attribuer aux composés CH3CH2CONHCH3 A et CH3CH2CO2H B son spectre RMN ¹H. Justifier votre réponse (attribution, intensité et multiplicité de tous les signaux).

2) Le singulet observé à 12 ppm disparaît quand on ajoute D2O. Réaction ?

2 / 7 Exercice 2 / Spectroscopie infrarouge

1) Entourer pour chacun des six composés 1 à 6 les liaisons dont les vibrations sont caractéristiques.

2) Attribuer les cinq spectres suivants en indiquant sur les spectres les bandes caractéristiques données dans la question a. Préciser s’il s’agit d’une vibration d’élongation ou de déformation.

3) Quel est le composé dont le spectre infrarouge est absent ? ☐ 1 ☐ 2 ☐ 3 ☐ 4 ☐ 5 ☐ 6

☐ 1

☐ 2

☐ 3

☐ 4

☐ 5

☐ 6

☐ 1

☐ 2

☐ 3

☐ 4

☐ 5

☐ 6

O O

1 2 3

4 5 6

OH OH

CH₃ C N

O

☐ 1

☐ 2

☐ 3

☐ 4

☐ 5

☐ 6

☐ 1

☐ 2

☐ 3

☐ 4

☐ 5

☐ 6

☐ 1

☐ 2

☐ 3

☐ 4

☐ 5

☐ 6

4 / 7 Exercice 3 / Spectrométrie de masse

Soit le spectre de masse du para-dibromobenzène (C).

Masse molaire en g.mol^-1 : Br : 79,90 (2 isotopes 100/98)

1) Donner l'équation générale de la réaction d'ionisation de C.

2) Quelle est l’allure de l’amas isotopique de l’ion moléculaire (nombre de pics, rapports m/z, intensité relative, espèces chimiques) ?

3) Donner l'équation qui explique la formation de l’ion monobromé.

4) Quelle est l’allure de l’amas isotopique de l’ion monobromé (nombre de pics, rapports m/z, intensité relative, espèces chimiques) ?

5) Les pics de l’ion moléculaire sont-ils présents sur le spectre de masse : ☐ OUI ☐ NON Les pics de l’ion monobromé sont-ils présents sur le spectre de masse : ☐ OUI ☐ NON

6 / 7 Exercice 4

Un composé D de formule brute C3H6O2 est caractérisé par les analyses suivantes :

1) Calculer le nombre d'insaturations (DBE) (détailler le calcul et donner l'application numérique) :

2) A partir des données infrarouge, déduire la(es) fonction(s) possible(s). Justifier votre réponse, notamment en indiquant sur le spectre infrarouge la(es) bande(s) caractéristique(s).

3) En spectrométrie de masse, on observe 2 pics respectivement à 74 et 45.

Donner les équations qui permettent d’expliquer ces 2 pics.

4) A quelles analyses correspondent les spectres c, d et e : Spectre c : ☐ RMN ¹H ☐ RMN ¹³C ☐ RMN ¹³C{¹H}

Spectre d : ☐ RMN ¹H ☐ RMN ¹³C ☐ RMN ¹³C{¹H}

Spectre e : ☐ RMN ¹H ☐ RMN ¹³C ☐ RMN ¹³C{¹H}

5) Expliquer la signification de la multiplicité des signaux observés en RMN ¹³C non découplé du proton.

6) Interpréter les spectres c, d et e (attribution, intensité et multiplicité de tous les signaux).

Répondre à cette question directement sur les spectres.

7) A partir de l’ensemble des données, donner la formule semi-développée de D.

Licence Sciences et Techniques - L2 Techniques spectroscopiques (Chim4B)

CC - durée: lh - Samedi 3 avril 2021

La calculatrice est autorisée. L'utilisation du téléphone portable est interdite.

Document fourni: les tables de spectroscopie infrarouge et RMN ¹H - Répondre sur le sujet

I

I

Exercice 1 / RMN ¹H

1) Attribuer aux composés CH3CH2CONHCH3 A et CH3CH2C02H B son spectre RMN ¹H. Justifier votre réponse (attribution, intensité et multiplicité de tous les signaux).

qg)

@ ^{//0 3~-J,~,~~}

C -C ^C 3H

3 "~~

f© .Q\-1

~

9-°0 pG~

;

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-~H ~ D,~~~~

6 s ⁴ l l ^{0 ppm}

7 J

- ... ---T"-..---.---,.---.--.----.--.- ... ---T"--ppm

12 10 8 6 4 2 0

2) Le singulet observé à 12 ppm disparaît quand on ajoute D20. Réaction?

1 / 7

Exercice 2 / Spectroscopie infrarouge

1

4

CH3-C=N

~o/"-.../

2 3

~ (YOH

() OH

V

5 6

1) Entourer pour chacun des six composés 1 à 6 les liaisons dont les vibrations sont caractéristiques.

2) Attribuer les cinq spectres suivants en indiguant sur les spectres les bandes caractéristiques données dans la question a. Préciser s'il s'agit d'une vibration d'élongation ou de déformation.

3) Quel est le composé dont le spectre infrarouge est absent? D 1 ~ 2 D 3 D 4 D S D 6

e

0

..

z

D1 ~ ~ 8 ^C

D2 ^Ë i D3 ^,:: !il

D4

os

~6

11

I

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8

5:

0 Cl

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D1

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D6 ^~

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I

04

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05

06 ^{0 N}

I I I I I I I

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3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

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03 ^~ 04

-~

05 £

06

i ~

·"' _E

~ ~

~ ^Si:

^\J( =OJ

0

..

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;

^{i ~}

^~,

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

3/7

Exercice 3 / Spectrométrie de masse

Soit le spectre de masse du para-dibromobenzène (C).

Masse molaire en g.moJ-1: Br: 79,90 (2 isotopes 100/98)

100

80

60

40

20

Br

~ Br

para dibromo benzène

m/z Int rel. m/z Int rel. m/ z Int rel.

18.0 2 78.0 4 234.0 51

26.0 1 79.0 1 235.0 3

36.0 1 81.0 1 236.0 100

37.0 6 117.0 3 237.0 6

38.0 11 118.0 6 238.0 49

49.0 5 119.0 3 239.0 3

50.0 39 128.0 1

51.0 5 129.0 1

61.0 1 130.0 1

73.0 6 131.0 1

74.0 26 155.0 42

75.0 44 156.0 3

76.0 29 157.0 41

n.o ^{5 158.0 2}

0-+.-,cr+,-,-,+,--,-ill!-,.,-, ''""""I ... , ...... -,..•,.,.I • l"""J.,..,.,.,.,.,.,.,..,,,..,.,..,.,..,.,..._,.,....,.,.,.,.,....,.,,..,.,.,....,..., -,., ,-. I•'"'"'•,,-,,,.,.., ..,.,., ,.,-1 ,,-,. • ...,., , ,..,...,, """'• ,..,.,..,.,.,., ,-. "'""•I-", ,!Ill,. ~

40 60 100 160 180 200 220 240

20

m I z

1) Donner l'équation générale de la réaction d'ionisation de C.

~,. [ C ₆ H ₄ 8riJ"+ + ^de-

10t)

~A:DICA L CATION

2) Quelle est l'allure de l'amas isotopique de l'ion moléculaire (nombre de pics, rapports m/z, intensité relative, espèces chimiques)?

M .:: [ C

6

H ^{4 ::,.9 ~}

^6(\]

+ M+d

c

6 H ¼

0"

ßn]., ⁺

[ g.,f B

JD ^f-

n+4 ⁼ ~l-l ₄ ß" ~

3) Donner l'équation qui explique la formation de l'ion monobromé.

[ 8n C

6 1-1

4 ]+ +

, em ('«)cm ckro-m~

B/ E)

~

4/7

4) Quelle est l'allure de l'amas isotopique de l'ion monobromé (nombre de pics, rapports m/z, intensité relative, espèces chimigues)? ~

nbr-v-v,...m ; br~ ^I

-

M

)55 ^ÀS=1 rm/z

5) Les pics de l'ion moléculaire sont-ils présents sur le spectre de masse :

rR!

M M+~

/1

n::: ^{1Een 4-}

n +~ ^{= 9-"ß +}

= ^{CA.Tl ON} . ^I

Exercice 4

Un composé D de formule brute C3H602 est caractérisé par les analyses suivantes :

u(C-o)

1725

1200 800

ô

"10

a)

b)

20 40 60 80

.Q\ llg.i ³ c)

~~~-M•wi,ijL~::~ r

_ç~~ _ç~ d)

()1~u~J

p,msu.QJ-

·""""""'"""~~.·

220 00 180 160 140 80 O

o

RnN .,{H

coc13 ^{solu ion}

e)

,Hl ~ ~~i ³ 1-niJ~

- _- _-_ -_ -_ -_ -__,L.__:_i~_s_uR _\- .,. ... ---:---;-~ . ._ __

10 8 5 4 ^{3 0}

0 ^(ppm)

1) Calculer le nombre d'insaturations (DBE) (détailler le calcul et donner l'application numérique):

2) A partir des données infrarouge, déduire la(es) fonction(s) possible(s). Justifier votre réponse, notamment en indiquant sur le spectre infrarouge la( es) bande( s) caractéristique( s).

-'1/0

-c 'o- v[C:::O)~ )125

µ C C:::o) ~ J JCO

3) En spectrométrie de masse, on observe 2 pics respectivement à 74 et 45.

Donner les équations qui permettent d'expliquer ces 2 pics.

[C ₃ Heö0~] +

c ₃ ~t;o.:l.J+• +

~'-t rm/z

[C ₃ ^\.\ ₆ ^0.2.] +_> [CHOa.J++ C.2~

45 rm/z

cu [Cal-! ₅ 0]+ + [owJ

4S rmlz

4) A quelles analyses correspondent les spectres c,

d

Spectre c: D RMN ¹H ~ RMN ¹³C D RMN ¹³C{1H}

Spectre d: D RMN ¹H D RMN ¹³C )(1 RMN ¹³C{1H}

•-4---

Spectre e: J1i1 RMN ¹H D RMN ¹³C D RMN ¹³C{¹H}

I

5) Expliquer la signification de la multiplicité des signaux observés e~_R_M_N_1-3C-n,J.on-de-, c_o_u_p-lé_d_u_p_r_o-to-n.l

C H

9J.\a~~~)..

c~~ ^~°'~}

6) Interpréter les spectres c,

d

Répondre à cette question directement sur les spectres.

7) A partir de l'ensemble des données, donner la formule semi-développée de D.

7/7