16.2 : RMN ¹H des molécules conformationnellement flexibles: RMN à température variable

Les protons axiaux et équatoriaux du cyclohexane peuvent être distingués en effectuant une expérience de RMN à température variable. Dans ce processus, à l'exception d'un proton, les onze protons restants sont remplacés par du deutérium. La substitution au deutérium évite la possible séparation des pics causée par le couplage spin-spin entre les protons adjacents. Le proton restant bascule entre les positions axiale et équatoriale.

Figure 1. Spectres RMN du proton dépendant de la température du cyclohexane

La figure 1 illustre le spectre RMN du proton de l'échantillon substitué par du deutérium, enregistré à diverses températures. À température ambiante, le basculement rapide du cycle du cyclohexane produit un seul pic net. Lorsque la température est abaissée à −60 °C, le taux d'interconversion de chaise à chaise diminue, ce qui entraîne l'élargissement du pic.

Une nouvelle baisse de la température élargit le pic, formant une selle qui se divise en deux pics. En atteignant une température inférieure à −89 °C, deux pics nets et bien résolus correspondant aux protons équatoriaux et axiaux se forment. Les pics correspondant aux protons équatoriaux et axiaux se produisent respectivement à δ 1,62 et 1,14. À des températures aussi basses, le taux d'interconversion de chaise à chaise est considérablement réduit, ce qui permet la détection des deux ensembles distincts de protons sur l'échelle de temps RMN.