Constante de couplage J
On appelle constante de couplage J l'écart séparant les deux signaux.
La position de ces deux signaux est symétrique par rapport à \(\delta i\). Par ailleurs, la valeur J correspond à deux fois le module Bs. De ce fait, la constante de couplage peut être exprimée soit en unité de champ magnétique (en gauss), soit en unité de fréquence (en hertz) par suite de la relation fondamentale de la RMN qui associe le champ à la fréquence. C'est cette dernière manière de faire qui est usuelle en RMN.
On exprime J en hertz.
Les effets d'interaction spin-spin entre le noyau étudié i et le noyau voisin i' étant réciproques, le noyau i' se trouve dans une situation symétrique à celle du noyau étudié.
Le signal du noyau voisin sera par conséquent dédoublé lui aussi dans les mêmes conditions et avec les mêmes caractéristiques.
On obtient donc deux doublets d'égale intensité à condition que les déplacements chimiques \(\delta i\) et \(\delta i'\) soient suffisamment différenciés, c'est-à-dire que leur écart soit nettement supérieur à la valeur J : il faut donc que \(\delta i-\delta i'\) >> J.
Exemple : Exemples de spectres présentant un couplage :
Ce composé présente deux signaux qui sont ceux des 2 protons aromatiques qui sont couplés et qui conduisent à deux doublets.
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Ce composé donne 4 signaux en RMN du proton.On observe deux doublets pour les protons éthyléniques et deux singulets pour les groupements méthyles \(\textrm{CH}_3\textrm{-N}\). Chaque proton lié à la double liaison subit un environnement différent et sort donc à un déplacement chimique particulier. Il subit une interaction spin-spin avec le proton voisin et résonne donc sous la forme d'un doublet.
Quant aux méthyles, ils subissent également un environnement différent mais il est difficile de préciser lequel est plus déblindé que l'autre.
Dans ce composé on a 2 protons aromatiques non équivalents qui donnent 2 signaux avec un couplage, un signal pour le méthoxy \(\textrm{CH}_3\textrm{-O}\) et deux signaux pour les deux \(\textrm{CH}_3\) qui ne sont pas équivalents du fait de leurs environnements différents.
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Comme on le voit dans ces spectres, des systèmes couplés peuvent coexister entre eux avec des systèmes non couplés. Ainsi, on observe deux doublets pour les protons qui sont couplés et des singulets pour les autres groupes de protons qui ne subissent pas de couplage.
Ces trois spectres montrent l'effet d'interaction spin-spin entre deux protons voisins.
Chaque signal correspondant a été dédoublé par l'interaction avec le spin du proton voisin. Du fait de la réciprocité du couplage, on observe deux doublets. La distance séparant les deux raies constitue la constante de couplage. On verra plus tard que la valeur de cette constante de couplage dépend à la fois du relais électronique c'est-à-dire du nombre de liaisons séparant les deux protons mais également de la disposition spatiale des protons.