Methodological developments for highly accurate quantitative ¹³C NMR : applied to isotopic analysis at natural abundance

L’analyse isotopique position-spécifique est une application de la RMN ¹³C quantitative qui permet de déterminer l’origine de molécules biologiques ou synthétiques grâce à la détermination de la distribution intramoléculaire du ¹³C au sein d’un composé organique. Jusqu’à présent, l’analyse ¹³C par...

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Bibliographic Details
Main Author: Jezequel, Tangi
Other Authors: Nantes
Language:en
Published: 2018
Subjects:
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Online Access:http://www.theses.fr/2018NANT4058/document
Description
Summary:L’analyse isotopique position-spécifique est une application de la RMN ¹³C quantitative qui permet de déterminer l’origine de molécules biologiques ou synthétiques grâce à la détermination de la distribution intramoléculaire du ¹³C au sein d’un composé organique. Jusqu’à présent, l’analyse ¹³C par PSIA nécessitait la combinaison de mesures par spectrométrie de masse de rapport isotopique avec des analyses par RMN ¹³C quantitative afin de déterminer les compositions isotopiques des différents carbones. Cependant, cette stratégie présente plusieurs inconvénients : (i) l’utilisation de deux techniques analytiques différentes et (ii) l’obligation d’observer l’ensemble des carbones de la molécule analysée, ce qui n’est pas toujours possible et qui, de plus, empêche l’utilisation de séquences multi-impulsionnelles en raison de la perte de l’information des carbones quaternaires. Ces travaux de thèse portent sur le développement d’une méthode de référence interne permettant de contourner ces inconvénients. Cette méthode se base sur le développement de séquences spatialement-sélectives en RMN ¹H combinées à des analyses quantitatives de haute précision par RMN ¹³C. La première étape consiste à développer et optimiser les séquences ¹H grâce à l’analyse d’un mélange modèle. Ce nouvel outil analytique est ensuite appliqué à l’analyse isotopique de la vanilline, la justesse des mesures étant vérifiée par comparaison avec la méthode conventionnelle. Enfin, cette méthode de référence interne est appliquée à l’analyse d’échantillons d’ibuprofène de diverses origines géographiques dans le but de les discriminer à l’aide d’une séquence multiimpulsionnelle : l’INEPT. === Position-Specific Isotope Analysis (PSIA) is a very interesting application of quantitative ¹³C NMR since it forms a powerful tool to track the origin of biological or synthetic organic molecules by giving access to the complete ¹³C intramolecular composition. Currently, the conventional method to perform PSIA using ¹³C NMR requires the combination of isotopic ratio mass spectrometry with quantitative ¹³C NMR to accurately measure absolute position-specific isotopic compositions. However, this analytical method suffers from several drawbacks: (i) it requires two different analytical techniques on the same sample, (ii) it requires to observe the signal of all the carbons of the analyzed compound, which is not always possible and thus prevents the use of multipulse sequences, the isotopic information given by quaternary carbons being lost. In this manuscript, we present the development of an internal reference method based on the use of spatially-encoded ¹H experiments combined with highly accurate quantitative ¹³C-NMR in order to improve the generality of ¹³C isotopic NMR. The first step consists in developing these new ¹H pulse sequences through the analysis of a model sample. This new analytical package is then applied to the analysis of vanillin and the trueness of these analyses is evaluated by comparing the results to those obtained with the conventional method. Finally, this internal reference method is applied to the analysis of ibuprofen samples from various geographical origins using the INEPT multipulse sequence, the objective being to discriminate them as a function of their isotopic profile.