Conditions d'observation

Alors que le couplage homonucléaire est observé deux fois dans un spectre (le couplage JAX est ainsi présent dans le signal du proton A mais également dans le signal du proton X), le couplage hétéronucléaire se retrouve uniquement dans chacun des spectres spécifiques des noyaux associés par ce couplage.

Ainsi l'observation d'un dédoublement de raies n'ayant pas de réciproque dans le même spectre est une bonne indication de la présence d'un couplage hétéronucléaire.

Exemple : le spectre du ne présente qu'un quadruplet ! Vous trouverez un triplet présentant le même couplage en RMN du .

En principe, le phénomène de couplage existe entre tous les noyaux qui présentent des propriétés magnétiques caractérisées par l'existence d'un spin nucléaire I qui n'est pas nul. Ainsi, mis à part les noyaux dont le spin est nul comme et caractérisés par des valeurs paires pour les numéros atomiques et de masses, on devrait observer des couplages avec les noyaux de nombreux autres atomes tels que , les halogènes , , et . En fait, seuls les couplages sont observés avec le Fluor de spin ... alors que les autres noyaux ont un spin supérieur à . Nous allons voir pourquoi les conditions idéales d'observation de couplage sont essentiellement réservées aux interaction entre noyaux de spins .

Cette absence de couplage de l'hydrogène avec les noyaux de spin supérieurs à est liée à la présence d'un MOMENT QUADRUPOLAIRE pour ce type de noyau. En effet, pour ces noyaux, dits noyaux quadrupolaires, la distribution des charges électriques nucléaires n'est pas de symétrie sphérique comme celle que l'on observe pour les noyaux de spin tel que le proton.

Le moment quadrupolaire interagit avec tout gradient de champ électrique et en particulier avec celui dû à la circulation des électrons. Cette interaction conduit à un échange très rapide entre les différents niveaux d'énergie du noyau comparable au découplage de spin. Ce type d'interaction conduit à l'absence de couplage avec la plupart des noyaux de spin supérieur à à l'exception du deutérium dont le moment quadrupolaire est assez faible.

Par ailleurs, il existe bien des couplages entre différents noyaux de spin égal à qui ne sont pas toujours facilement observés du fait de la faible abondance naturelle de certains noyaux. L'exemple le plus commun est celui du carbone. Alors que le carbone 12 n'a pas de spin, le carbone 13 a un spin de mais une abondance naturelle de 1,1%. Ainsi,

  • dans le spectre du proton, le signal d'un donné est dans 99% des cas celui d'un voisin d'un carbone 12 si bien que le couplage n'est pas observé dans les spectres du proton sinon à l'état de trace (1% des cas)...

  • dans le spectre du , seuls sont observés les noyaux de . Si les conditions d'existence de ce couplage sont bien entendu satisfaites, le couplage est alors observé dans 100% des cas. Cette possibilité d'observation du couplage entre le et les 1 qu'il porte est une des performances de la RMN du qui en compte d'ailleurs beaucoup d'autres !

Légende :
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