Analyse de polymères synthétiques par résonance magnétique nucléaire et spectrométrie de masse

par Caroline Barrere

Thèse de doctorat en Sciences Chimiques

Sous la direction de Stéphane Viel et de Laurence Charles.

Soutenue le 26-08-2011

à Aix Marseille 1 , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences Chimiques (Marseille) , en partenariat avec Laboratoire de Chimie organique pharmaceutique (Marseille) (laboratoire) .


  • Résumé

    Ces travaux de thèse sont consacrés à l’étude, par RMN et spectrométrie de masse, de la caractérisation structurale et la quantification en mélange, de polymères synthétiques à architectures complexes. La caractérisation structurale de copolymères à blocs amphiphiles POE-b-PS a été abordée dans un premier temps par la mise au point d’une nouvelle stratégie, rapide et sans prétraitement, pour la détermination de la masse moyenne en masse par RMN PGSE. La problématique des groupements terminaux fragiles en MALDI-MS, particulièrement cruciale dans le cas de polymères fonctionnalisés par des nitroxydes, a également été traitée. Une approche multidisciplinaire impliquant la RMN, la spectrométrie de masse et la chimie théorique a conduit au développement d’une stratégie de dérivation du groupement terminal labile qui permet la production d’adduits moléculaires intacts MALDI. Par ailleurs, la nécessité de quantifier les impuretés issues de la synthèse de ces macromolécules a conduit au développement d’une stratégie originale, rapide et efficace, basée sur la RMN PGSE. Cette stratégie, qui s’appuie sur la détermination des temps de relaxation magnétique des signaux au cours des expériences, suivie de la renormalisation des intégrales, a notamment soulevé la difficulté de mesurer le temps de relaxation transversale dans le cas de systèmes de spins magnétiquement couplés. Une nouvelle séquence d’impulsions a donc été proposée pour permettre une mesure précise de ce temps de relaxation dans un système de deux spins couplés.


  • Résumé

    This thesis work deals with two main analytical aspects of PEO-b-PS amphiphilic block copolymers, their structural characterization and their quantitation in mixture, using NMR and mass spectrometry. In a first part, a novel approach was developed for the determination of copolymer weight average molecular weight by PGSE NMR. The issue of MALDI mass analysis of PEO homopolymers functionalized with a labile nitroxide end-group for the purpose of nitroxide mediated polymerization of the PS block was also addressed. A multidisciplinary approach involving NMR, mass spectrometry and theoretical calculation gave rise to an efficient derivatization strategy aimed at allowing intact PEO adducts to be generated by MALDI. In addition, requirement for impurity quantitation in polymer samples led to the development of a rapid and accurate method using PGSE NMR. This approach, based on the measurement of magnetic relaxation times during PGSE experiments to enable signal intensity renormalization, evidenced the issue of transverse relaxation time estimation in the case of coupled spin systems. A novel NMR pulse sequence was hence proposed and successfully applied for accurate measurement of transverse relaxation times in a model case of a two-spin coupled system.


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