La structure à haute résolution des molécules organiques
La spectroscopie à RMN est un outil puissant permettant de déduire des informations structurelles détaillées sur une molécule ou un matériau en fonction du comportement des noyaux de ces atomes dans un champ magnétique. Même si l'application conventionnelle était orientée vers les matériaux en solution, la RMN à l'état solide a progressé rapidement en tant que méthode de choix pour étudier les systèmes biologiques et les préparations pharmaceutiques contenant des molécules organiques à l'état solide. Les molécules biologiques sont souvent constituées d'un squelette de carbone, ou une chaîne d'atomes de carbone auxquels les groupes fonctionnels sont liés. Plusieurs méthodes ont été proposées pour mesurer la distance entre ces atomes de carbone afin d'obtenir des informations quant à leur structure tridimensionnelle et donc d'obtenir des renseignements sur leur fonction biologique. Cependant, parce qu'elles reposent sur la détection d'un isotope de carbone actif par RMN présent en faibles quantités, ces méthodes sont généralement longues et coûteuses. Le projet SSNMRMETHOD, financé par l'UE, a été conçu pour mettre au point une nouvelle méthode de RMN à l'état solide reposant sur l'observation des noyaux d'hydrogène, qui sont les noyaux les plus abondants dans la nature. Les protons sont magnétiquement actifs et très abondants, mais ils sont difficiles à détecter en raison des couplages dipolaires importants qui existent entre eux et qui génèrent une grande quantité de signaux non résolus. Le projet a mis au point la première méthode de RMN à l'état solide qui permet une estimation directe du couplage dipolaire internucléaire 1H-1H dans les systèmes solides, à partir duquel les distances peuvent être dérivées. La caractéristique unique de la solution du projet repose sur une approche innovante permettant un contrôle précis de la quantité de couplage dipolaire 1H-1H actif dans l'expérience. En choisissant les conditions expérimentales adaptées, la nouvelle méthode de NMR à l'état solide permet d'obtenir des spectres de protons bien résolus d'échantillons organiques solides d'où l'on peut obtenir les distances 1H-1H pour des paires spécifiques de noyaux avec une précision impressionnante. L'application de cette solution à deux systèmes modèles a permis d'atteindre une résolution de 10 à 50 fois supérieure à celle qu'il est actuellement possible d'obtenir avec d'autres méthodes d'analyse structurelle des éléments solides. Les résultats du projet SSNMRMETHOD représentent un bond en avant important concernant les technologies disponibles pour déterminer quantitativement la structure d'éléments solides en utilisant des atomes d'hydrogène. Cette méthode est directement applicable aux études portant sur des produits pharmaceutiques et, pour la première fois, ouvre la voie à l'analyse du réseau de liaisons d'hydrogène qui stabilise souvent la structure supramoléculaire des nombreux solides organiques. L'analyse à haute résolution des molécules organiques de manière rapide et rentable débouchera sans aucun doute sur des découvertes et des innovations dans les domaines allant de la biomédecine à l'énergie en passant par l'environnement.
