Développement de méthodes RMN diffusionnel rapide et compatible avec le flux pour le suivi de réactionen ligne

Development of fast and flow-compatible NMR diffusion methods for online reaction monitoring

• Auteur / Autrice : Achille Marchand
• Direction : Jean-Nicolas Dumez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique et radiochimie
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Fabien Ferrage
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Gilard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Berthault, Ulrich Hintermair

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse qualitative (chimie)

Résonance magnétique nucléaire

Mots clés libres

RMN DOSY

Pulse de gradients

Monitoring de réaction

NMR DOSY

Pulsed gradient

Reaction monitoring

Résumé

La RMN est un outil d’analyse puissant qui a plusieurs usages. Parmi ces usages nous pouvons citer l’analyse de composé organique, leur structure et diverse propriété associé et le suivi de réaction. Nous nous intéressons particulièrement à une méthode particulière de la RMN, la RMN DOSY (Diffusion Ordered SpectroscopY). Cette méthode s’intéresse particulièrement à la diffusion des molécules et utilise ces propriétés de diffusion afin de crée un spectre qui permet la séparation virtuelle des composants. Cette séparation est très utile afin d’identifié les composés dans un mélange potentiellement complexe et donne quelques informations possiblement utiles lié à la taille des composés. Nous aimerions coupler cette expérience RMN avec la possibilité de faire du suive de réaction en flux. Le suivi de réaction par NMR existe sous diverses formes mais souvent l’échantillonnage du milieu de réaction pose problème. Il semblerait qu’utilisé le flux afin de permettre cet échantillonnage serait une manière appropriée et peu dérangeante pour le système étudié. Nous nous proposons ici d’étudier l’impact du flux sur la RMN diffusionnel. De voir comment en compenser ces effets en utilisant un axe d’encodage de la diffusion orthogonal à la direction du flux et une séquence appelée DSTE. Puis nous nous intéressons à des méthodes pour accélérer l’expérience RMN afin de pouvoir analyser un grand nombre de réactions possiblement courte. Pour ce faire nous utilisons des pulses de gradients qui alternative en un seul scan, accélérant ainsi le processus par un facteur16. Finalement en fusionnant ces deux approches nous démontrons la possibilité de faire du monitoring de réaction en utilisant la RMN DOSY en flux.

NMR is a powerful analysis tool with multiple usages. Among those uses, one can cite the analysis of organic compound and molecules, especially their structure and other properties, there is also the reaction monitoring. We are interested in a special kind of NMR method called DOSY (Diffusion Ordered SpectroscopY). This method is focused on molecular diffusion and use those properties to create display. Those display are often referred as a virtual separation method. This separation is then useful to identify compounds within a complex mixture and give some hint linked to their molecular size. We would like to use this with the possibility to do reaction monitoring by NMR. We would like to use this with the possibility to do reaction monitoring by NMR. NMR reaction monitoring exist on various form, we here ask the question of the medium sampling. It appears to us that using flow as a sampling method for the reacting medium would be a rightful and non-disruptive way to do so. We herein study the impact of flow on diffusion NMR as well as compensating the flow effects thanks to a sequence called DSTE. We are interested in methods to accelerate the diffusion NMR experiment. In order to have the possibilities of monitoring a large array of reaction, some potentially fast. To do so we use pulsed gradient for coherence election which allow to do the NMR experiment in one scan instead of 16. Finally, by merging the two approach we show the possibility to do reaction monitoring using such DOSY NMR for online monitoring.