Alcools

Pour les alcools et dans le cas du méthanol, nous retrouvons le déplacement chimique du \(\textrm{CH}_3\textrm{-O}\).

Par contre, le proton du groupe \(\textrm{OH}\) (groupe hydroxyle) peut conduire à un domaine de déplacement chimique particulièrement étendu. La cause en est essentiellement sa plus ou moins grande mobilité qui est fonction de la structure du reste de la molécule, du solvant, de la température, de la concentration, etc.

Vous pouvez voir ici les déplacements chimiques des protons fonctionnels de différents composés hydroxylés. Il vient donc à l'évidence que l'identification du proton d'une fonction hydroxyle ne peut en aucun cas être établie par l'examen de son seul déplacement chimique.

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On parle de mobilité pour les protons des fonctions alcools pour évoquer plusieurs phénomènes :

  • chimique : les \(\textrm H\) portés par les \(\textrm{OH}\) sont assez acides (liaison fortement polarisée avec un défaut de densité électronique sur l'hydrogène). De ce fait, ces atomes établissent des liaisons hydrogènes avec des doublets disponibles par ailleurs, notamment ceux d'autre atomes d'oxygène. Ce type d'interaction est à l'origine des propriétés étonnantes de \(\textrm H_2\textrm O\) (maillage intermoléculaire).

    Les liaisons hydrogènes peuvent évoluer vers le statut de vraies liaisons alors que des liaisons \(\textrm{OH}\) vont évoluer vers des liaisons hydrogènes puis vers la rupture. Il y aura eu échange d'un \(\textrm H\) initialement porté par un \(\textrm{OH}\) et désormais sur un autre hétéroatome. Le sens chimique de la mobilité est donc la présence d'échange entre sites basiques pour des protons (acides) « mobiles » ;

  • déplacements chimiques : en conséquence, les \(\textrm H\) des \(\textrm{OH}\) (mais aussi des \(\textrm{NH}\)) vont voir des environnements divers et leur déplacement chimique sera une moyenne de ces environnements. Pour un mélange eau–alcool, il y aura un seul signal pour les \(\textrm{OH}\) de l'eau et de l'alcool dont le déplacement chimique sera la moyenne pondérée des déplacements chimiques observables pour chaque espèces isolées. On parle de « mobilité » du déplacement chimique qui est en fait très variable, voire imprévisible, dans une zone de variation très large ;

  • largeur du signal : en général ce type de protons, qui voient beaucoup d'environnements différents lors de leurs échanges, ont des relaxations transversales rapides, des FID courts et donc des signaux larges. C'est une caractéristique souvent plus déterministe que le déplacement chimique pour les \(\textrm H\) des alcools ;

  • couplages : enfin, bien que nous n'ayons pas encore étudié les couplages nous avons dit qu'ils donnaient des informations de voisinage entre noyaux. Du fait des échanges évoqués précédemment l'établissement du couplage est compromis par les « absences du proton mobile ». C'est une dernière particularité de ce type de proton. Nous y reviendrons.