18.1: Spectroscopie RMN des dérivés du benzène

Le benzène simple non substitué possède six protons aromatiques, tous chimiquement équivalents. Par conséquent, le benzène ne présente qu'un pic singulet à δ 7,3 ppm dans le spectre RMN ^1H. Le déplacement observé se situe très en aval car le courant du cycle aromatique détache fortement les protons. Toute substitution sur le cycle benzénique rend les protons aromatiques non équivalents et les protons se divisent. Le pic n'est donc plus un singulet et le modèle de division et leurs constantes de couplage associées dépendent du degré de substitution sur l'anneau. La nature des substituants sur le cycle benzénique augmente ou diminue les valeurs de déplacement chimique du proton du cycle. De plus, un substituant attracteur d'électrons déplace le déplacement chimique du proton plus loin vers le bas, tandis qu'un groupe donneur d'électrons déplace le signal vers le haut. Le benzène monosubstitué a un spectre RMN ^1H plus complexe dans la région aromatique en raison de plusieurs divisions entre protons sur des carbones adjacents ainsi que du couplage entre protons qui constituent plus d'une liaison C-C dans le système cyclique. Un cycle disubstitué présente un motif doublet typique si les substituants du cycle ont une relation para.

En spectroscopie RMN ^13C, les carbones aromatiques présentent des signaux compris entre δ 110 et 160. Le benzène substitué présente six pics correspondant à six ensembles de protons non équivalents. L'ampleur du décalage du signal dépend du type de substituants du cycle. Un carbone cyclique quaternaire présente les déplacements les plus élevés par rapport aux autres carbones cycliques. Les carbones benzyliques et alkyles des substituants sont observés dans la région amont.

Les protons de benzène produisent un singulet d’environ 7,3 ppm. Les substituants influencent la division et décalent le signal vers le bas ou vers le haut, selon la nature du substituant.

À titre d’exemple, considérons le 1-bromo-4-éthylbenzène avec quatre ensembles non équivalents de protons.

Le substituant le plus électronégatif, le brome, déblinde les deux orthoprotons équivalents, produisant un signal loin dans le champ.

Les protons ortho au substituant électropositif ont des décalages chimiques légèrement plus faibles. Les deux signaux apparaissent comme des doublets en raison de l’interaction avec le proton adjacent.

Le modèle de division observé est typique de la substitution de para.

Un signal de quatuor ascendant provient du couplage de protons benzyliques avec trois protons méthyles.

Le pic triplet ascendant représente des protons méthyles, séparés par deux protons benzyliques adjacents.

Les six ensembles non équivalents de carbones présentent six signaux caractéristiques ^{de 13}C.

Le pic avec le plus grand décalage chimique provient du carbone de l’anneau quaternaire lié au groupe alkyle.

Le pic autour de 120 ppm représente l’anneau quaternaire lié au carbone.

D’autres signaux de champ descendant indiquent les carbones cycliques non substitués, tandis que les signaux de champ ascendant représentent les carbones benzyliques et alkyles.