ISO 24583:2022

NORME ISO
INTERNATIONALE 24583
Première édition
2022-12
Spectroscopie par résonance
magnétique nucléaire quantitative —
Détermination de la pureté des
composés organiques utilisés dans les
aliments et les produits alimentaires
— Exigences générales pour la
méthode de l’étalon interne par RMN
H
Quantitative nuclear magnetic resonance spectroscopy — Purity
determination of organic compounds used for foods and food
products — General requirements for H NMR internal standard
method
Numéro de référence
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes . 6
4.1 Généralités . 6
4.2 Conventions relatives aux solutions échantillons pour le mode opératoire qRMN . 7
1 1
4.3 RMN quantitative H (qRMN H) . 8
5 Exigences techniques pour les mesurages par qRMN . 9
5.1 Exigences générales . 9
5.2 Plan d’expériences qRMN . 9
5.3 Profil analytique cible . 10
5.4 Étude de faisabilité . 10
5.5 Préparation des solutions échantillons pour la qRMN . 11
5.6 Acquisition des données de qRMN .12
5.6.1 Paramètres d’acquisition .12
5.6.2 Acquisition des données de qRMN . 14
5.7 Traitement des données . 14
5.7.1 Paramètres de traitement des données . 14
5.7.2 Calcul de la pureté . .15
5.8 Évaluation de l’incertitude de mesure . 16
5.9 Établissement de la traçabilité métrologique . 16
6 Validation du mode opératoire qRMN .16
7 Qualification de l’instrument de RMN .17
8 Rapport d’essai .18
Annexe A (informative) Pesage de l’échantillon et de l’étalon interne .19
Annexe B (informative) Étalons internes et solvants .24
Annexe C (informative) Détermination de l’incertitude de mesure .32
Bibliographie .36
iii
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 34, Produits alimentaires.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
La quantification fiable des composants des aliments joue un rôle essentiel en matière de sécurité
alimentaire et peut faire office d’outil de mesure pour garantir l’authenticité des aliments. À l’heure
actuelle, la chromatographie, comme la chromatographie en phase gazeuse (CPG ou GC) et la
chromatographie en phase liquide (CPL ou LC), est utilisée dans la majorité des travaux réglementaires
associés aux aliments et aux produits alimentaires. Afin d’obtenir des résultats de quantification
fiables à l’aide de ces méthodes, il est nécessaire de recourir à des matériaux de référence certifiés
(MRC), pour lesquels la traçabilité métrologique de la valeur certifiée, comme les étalons de mesure,
est essentielle. Cependant, dans la plupart des cas, il est presque impossible que ces MRC respectent ces
exigences, car les méthodes conventionnelles pouvant établir la traçabilité métrologique, telles que la
balance de masse, ont des applications limitées. Par conséquent, il est crucial de définir une méthode de
quantification de la pureté simple, rapide, fiable et applicable à grande échelle, axée sur l’établissement
de la traçabilité métrologique pour la caractérisation d’étalons de mesure destinés aux analyses
alimentaires. La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire quantitative (qRMN) est reconnue
comme une méthode de caractérisation simple et rapide. Cette méthode, dont la traçabilité métrologique
est également reconnue, s’appuie sur la pureté d’un MRC pour déterminer la pureté d’autres analytes.
Lorsqu’une valeur certifiée d’un MRC, dont la valeur est indiquée comme étant métrologiquement
traçable par rapport au Système international d’unités (SI), est utilisée comme étalon de mesure pour
la qRMN, la valeur de pureté de l’échantillon déterminée par qRMN peut aussi être reliée au SI par
l’intermédiaire du MRC. De ce fait, la qRMN offre la possibilité de garantir la traçabilité des étalons de
[10][17][36]
mesure associés à des composants des aliments par rapport au SI.
v
NORME INTERNATIONALE ISO 24583:2022(F)
Spectroscopie par résonance magnétique nucléaire
quantitative — Détermination de la pureté des composés
organiques utilisés dans les aliments et les produits
alimentaires — Exigences générales pour la méthode de
l’étalon interne par RMN 1H
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des exigences générales et des critères de performance pour la
détermination de la pureté des composés organiques par spectroscopie par résonance magnétique
nucléaire quantitative (qRMN) du proton en solution ( H) utilisant une méthode à étalon interne.
Le présent document est applicable à des composés bioactifs dans des aliments fonctionnels, à des
toxines naturelles, à des additifs alimentaires ainsi qu’à des pesticides.
Le présent document est destiné aux utilisateurs qui cherchent à garantir la traçabilité métrologique
des résultats de mesure.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
RMN quantitative
qRMN
analyse quantitative par spectroscopie RMN
3.2
RMN quantitative du proton
RMN quantitative H
qRMN H
spectroscopie RMN quantitative (3.1) utilisant le proton ( H) comme noyau observé
3.3
mode opératoire qRMN
séquence prédéterminée d’opérations d’analyse quantitative par qRMN (3.1), comprenant la préparation
de la solution échantillon, l’acquisition des données et les paramètres de traitement des données, qui
ont été optimisés et validés pour un analyte spécifique
3.4
aimantation à l’équilibre
grandeur du vecteur d’aimantation nucléaire qui est polarisé dans l’échantillon après avoir été placé
dans un champ magnétique statique
3.5
temps de relaxation longitudinale
T
temps nécessaire à un ensemble de spins de noyaux magnétiquement équivalents pour atteindre
l’aimantation macroscopique z, l’équilibre M dans un champ magnétique ou pour revenir à cet équilibre
z
après excitation (par une impulsion radiofréquence [RF])
Note 1 à l'article: La relaxation de l’aimantation M est un processus de saturation exponentiel décrit par
z
l’équation de Bloch pour M :
z
M (t) = M (t ) – [M (t ) – M (0)] × exp(-t/T )
z z eq z eq z 1
où
M (t) est la fonction temporelle de M ;
z z
0 est le temps zéro;
t est le temps nécessaire pour atteindre l’équilibre;
eq
t peut être n’importe quel moment entre 0 et t .
eq
Note 2 à l'article: Après une impulsion à 90°, 63 % d’un ensemble de spins magnétiquement équivalents retournent
à l’équilibre après 1 × T , plus de 99 % des spins retournent à l’équilibre après 5 × T .
1 1
3.6
signal de précession libre
FID
signal RMN du domaine temporel qui résulte de la précession du vecteur d’aimantation nucléaire à
l’intérieur de l’antenne de la sonde après application d’une impulsion radiofréquence (RF) d’excitation
sur un échantillon dans un champ magnétique statique
3.7
homogénéisation du champ magnétique
shimming
processus effectué pour corriger toute inhomogénéité dans le champ magnétique appliqué au cours
d’une expérience RMN
3.8
largeur spectrale
SW
largeur du spectre après transformée de Fourier
1)
Note 1 à l'article: Elle est donnée en Hz ou en ppm .
Note 2 à l'article: L’axe associé à la largeur spectrale d’un spectre de RMN (axe x) est donné généralement en
déplacement chimique, exprimé en ppm. La fréquence de résonance d’un signal de RMN dépend du champ
magnétique externe de l’instrument RMN. La relation entre la fréquence de résonance en Hz et le déplacement
chimique, δ, en ppm est exprimée comme suit:
νν −
sr
δ =
ν
r
où
1) ppm = parties par million.
δ est, en RMN, le déplacement chimique d’un signal individuel généralement exprimé en ppm;
ν est la fréquence de résonance absolue du signal de RMN H pour un échantillon mesuré à l’aide
s
d’un instrument RMN, donnée en Hz;
ν est la fréquence de résonance absolue du signal de RMN H pour le signal du composé de réfé-
r
rence associé à un déplacement chimique mesuré à l’aide d’un instrument RMN, donnée en Hz.
Comme la différence dans le numérateur est généralement indiquée en Hz et que le dénominateur est en
MHz, δ est exprimé en ppm.
3.9
largeur à mi-hauteur
FWHM
largeur d’une forme linéaire à la moitié de l’intensité maximale du signal
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en Hz.
Note 2 à l'article: La Figure 1 illustre cette largeur à mi-hauteur. Le signal d’exemple provient du
1,4-Bis(triméthylsilyl)(D )benzène (voir le Tableau B.1).
Légende
X déplacement chimique (ppm)
Z déplacement chimique (ppm)
1 signal satellite du Si
2 mi-hauteur du signal
3 largeur du signal à mi-hauteur
Figure 1 — Illustration de la largeur à mi-hauteur (FWHM)
3.10
angle de bascule
angle d’impulsion
angle de flip
angle d’inclinaison du vecteur d’aimantation nucléaire macroscopique par rapport au champ
magnétique statique après application d’une impulsion RF d’une durée et d’une amplitude spécifiques
dans un champ magnétique statique à l’équilibre thermique
Note 1 à l'article: Cette aimantation hors d’équilibre peut être induite en appliquant une impulsion RF de bande
passante d’excitation suffisante et une fréquence porteuse proche de la fréquence de Larmor des spins nucléaires.
3.11
temps de répétition
T
r
délai entre l’application de la première impulsion RF d’une séquence d’impulsions et la nouvelle
application de la même impulsion dans le transitoire suivant
3.12
nombre de transitoires
NT
nombre de scans
nombre de fois qu’une expérience de résonance magnétique nucléaire à transformée de Fourier (FT-
RMN) est répétée, les FID (3.6) en résultant étant accumulés/additionnés pour améliorer le rapport
signal sur bruit du spectre RMN
3.13
découplage
technique RMN expérimentale visant à éliminer le couplage spin-spin
Note 1 à l'article: Le présent document étudie uniquement le découplage hétéronucléaire, par exemple le
1 13
découplage du couplage spin-spin H- C.
3.14
scan factice
scan pour l’état stationnaire
transitoire effectué pour atteindre l’état stationnaire de l’aimantation, toutes les parties de l’expérience
RMN sont réalisées (par exemple, impulsions RF, délais, gradients de champ pulsé), sans donner lieu à
un enregistrement de données
3.15
signal satellite
signal provenant d’une fraction d’un échantillon contenant un autre noyau actif en RMN et montrant le
couplage de ce noyau
3.16
remplissage par des zéros
insertion de valeurs nulles à la fin d’un signal FID (3.6) avant la transformée de Fourier afin d’augmenter
la résolution du domaine de fréquences d’un spectre RMN
3.17
correction de phase
traitement mathématique utilisé pour restaurer une forme de ligne d’absorption pure sur l’ensemble du
spectre RMN
3.18
correction de ligne de base
traitement mathématique utilisé pour corriger les distorsions de la ligne de base d’un spectre RMN
3.19
résolution spectrale
degré de distinction et de séparation des signaux utilisés dans une analyse quantitative
3.20
aire intégrée
aire du signal
aire du pic
résultat de l’intégration de la surface entre la ligne de base du signal et le signal de résonance
3.21
poids minimal
plus petite quantité d’échantillon requise pour qu’une pesée atteigne au moins une exactitude relative
spécifiée de pesage
[9]
[SOURCE: EURAMET Calibration Guide No.18 Version 4.0 ]
3.22
répétabilité
fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de répétabilité
[5]
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 2.21]
3.23
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit en une première étape une relation entre les
valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications
de mesure correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise, en une seconde étape,
cette information pour établir une relation permettant d’obtenir un résultat de mesure à partir d’une
indication de mesure
[5]
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 2.39, modifié — Les notes à l’article ont été supprimées.]
3.24
étalon interne
matériau utilisé comme étalon de mesure en solution conjointement avec un échantillon pour évaluer la
pureté dans le cadre d’un mode opératoire qRMN (3.3)
Note 1 à l'article: Une illustration schématisée est fournie à la Figure 2.
3.25
étalon qRMN
composant d’un étalon interne (3.24) utilisé comme étalon de mesure dans le cadre d’un mode opératoire
qRMN (3.3)
Note 1 à l'article: Une illustration schématisée est fournie à la Figure 2.
3.26
gain du récepteur
RG
taux d’amplification du signal par le récepteur
3.27
élargissement de raie
technique de traitement mathématique visant à soumettre le FID (3.6) à une fonction exponentielle afin
d’améliorer le rapport signal sur bruit au détriment de la résolution
4 Principes
4.1 Généralités
La RMN est l’une des techniques les plus utiles pour l’élucidation des structures de composés organiques
grâce à trois caractéristiques essentielles:
a) les déplacements chimiques des signaux de résonance;
b) les couplages spin-spin de noyaux voisins, actifs en RMN et non équivalents;
c) la proportionnalité entre l’aire intégrée et le nombre de noyaux H correspondants.
La première et la troisième caractéristiques jouent un rôle déterminant dans la comparaison
quantitative de différentes aires intégrées. L’aire intégrée est directement proportionnelle à la taille
de la population de noyaux H provoquant ce signal de résonance, si les conditions expérimentales
sont correctement optimisées. Comme les aires intégrées de deux résonances distinctes sont, en
général, clairement séparées en raison de leurs déplacements chimiques respectifs, il est possible de
déterminer les rapports molaires des substances chimiques ou des motifs structuraux provoquant les
signaux. En d’autres termes, tous les signaux du spectre peuvent être attribués à des (sous-)structures
chimiques de l’analyte et de l’étalon qRMN. Par conséquent, si un étalon interne avec une structure
identifiée de valeur de pureté certifiée est ajouté à la solution échantillon qui contient un analyte de
structure connue, la pureté de l’analyte dans l’échantillon peut être déterminée à partir de la relation
déduite des Formules (1) et (2).
nième 1
Pour le i signal du spectre RMN H d’un seul analyte dans un échantillon, une aire intégrée I
i
peut être exprimée selon la Formule (1):
−TT/
r 1i
m 1−e
IN∝ P sin β Mt (1)
()
ii zeq
−TT/
VM r 1i
1−e ()cos β
où
nième
I est l’aire intégrée du i signal de l’analyte;
i
nième
N est le nombre de protons en résonance pour l’aire intégrée de l’i signal (I );
i i
V est le volume de la solution échantillon;
m est la masse de l’échantillon;
M est la masse molaire de l’analyte;
P est la pureté (fraction massique) de l’analyte;
β est l’angle de bascule de l’excitation;
nième 1
T est le temps de relaxation longitudinale du i signal H de l’analyte;
1i
T est le temps de répétition;
r
M (t ) est l’aimantation à l’équilibre.
z eq
Les temps de relaxation T peuvent être différents pour les noyaux H de différents signaux.
1i
Cette formule laisse entendre que N et T sont les seuls termes qui dépendent de différents signaux.
i 1i
Lorsque la condition T >> T est remplie, 1-exp(–T /T ) tend vers un. Par conséquent, lorsque le
r 1i r 1i
paramètre expérimental T est défini pour être suffisamment plus long que le plus long T parmi les
r 1
signaux étudiés, le rapport des aires intégrées peut être proportionnel à N . Lorsque cette relation est
i
appliquée à un composé, tous les paramètres, à l’exception de I et de N, sont des facteurs communs.
Par conséquent, il convient de tenir compte uniquement de I et N. Il s’agit du principe de base de la
proportionnalité des aires intégrées pour un composé et il peut être résumé à l’aide de la Formule (2):
I N
1 1
= (2)
I N
2 2
où
I est la première aire intégrée du composé;
I est la seconde aire intégrée du composé;
N est le nombre de protons en résonance pour l’aire intégrée du premier signal (I );
1 1
N est le nombre de protons en résonance pour l’aire intégrée du second signal (I ).
2 2
4.2 Conventions relatives aux solutions échantillons pour le mode opératoire qRMN
Dans le présent document, les conventions suivantes sont utilisées:
— la solution échantillon utilisée pour le mode opératoire qRMN est un mélange d’un échantillon et
d’un étalon interne dissous dans un solvant ou un mélange de solvants;
— l’échantillon (S) est constitué d’un composant principal, qui est le composant cible pour la
détermination de la pureté, et d’autres composants qui, dans ce contexte, sont des impuretés.
L’analyte (A) est désigné ci-après comme le composant principal de l’échantillon (S);
— l’étalon interne (IS) est un matériau utilisé comme étalon dans la méthode qRMN. L’étalon
interne (IS) est également constitué d’un composant principal pour la méthode qRMN et d’autres
composants (impuretés). L’étalon qRMN (Q) est désigné ci-après comme le composant principal de
l’étalon interne (IS).
La Figure 2 est une représentation schématique de ces conventions.
Figure 2 — Représentation schématique de la solution échantillon
1 1
4.3 RMN quantitative H (qRMN H)
La Formule (2) peut aussi être appliquée aux signaux issus de deux composés dans une solution
échantillon. Lorsque la pureté est déterminée par qRMN, les deux composants de la solution
échantillon correspondent à un analyte de l’échantillon et à l’étalon qRMN d’un étalon interne. La
Figure 2 est une représentation schématique de la solution échantillon correspondant à ce cas de
figure. L’échantillon (S) et l’étalon interne (IS) sont tous deux constitués d’un composant principal et
d’impuretés. Comme l’analyte (A) et l’étalon qRMN (Q) sont les composants principaux, les puretés
peuvent être exprimées en pourcentage de fraction massique (kg/kg) d’échantillon et d’étalon interne.
Si le plus long T équivaut à T >> T pour les deux composés, la Formule (3) peut être déduite de la
1i r 1i
Formule (1):
I N
Q Q
m M P
j j
IS A IS
=× ×× (3)
I N m M P
A A S Q S
i i
où
A est l’analyte dans l’échantillon;
Q est l’étalon qRMN de l’étalon interne;
S est l’échantillon;
IS est l’étalon interne;
I est l’aire intégrée de l’analyte (A) dans l’échantillon;
A
I est l’aire intégrée de l’étalon qRMN (Q) dans l’étalon interne;
Q
N est le nombre de protons en résonance pour les signaux provoqués par l’analyte (A)
A
dans l’échantillon;
N est le nombre de protons en résonance pour les signaux provoqués par l’étalon
Q
qRMN (Q) dans l’étalon interne;
m est la masse de l’échantillon (S);
S
m est la masse de l’étalon interne (IS);
EI
M est la masse molaire de l’analyte (A) dans l’échantillon;
A
M est la masse molaire de l’étalon qRMN (Q) dans l’étalon interne;
Q
P est la pureté (fraction massique) de l’échantillon (S);
S
P est la pureté (fraction massique) de l’étalon interne (IS);
IS
nième
indice i est l’i signal de l’analyte (A) dans l’échantillon;
nième
indices j sont les i signaux de l’étalon qRMN (Q) dans l’étalon interne.
La Formule (3) indique en théorie que la qRMN H est capable de déterminer la pureté de l’échantillon
(P ) par l’intermédiaire de la pureté de l’étalon interne (P ).
S IS
Voir les Références [21] et [26] pour obtenir de plus amples informations.
5 Exigences techniques pour les mesurages par qRMN
5.1 Exigences générales
Lorsque la traçabilité métrologique doit être établie pour les valeurs de pureté des modes opératoires
qRMN, le laboratoire mettant en œuvre le mode opératoire qRMN doit être compétent même si les
résultats de la qRMN sont à usage interne uniquement.
[3]
NOTE 1 Les laboratoires qui travaillent conformément à l’ISO/IEC 17025 sont considérés comme étant
compétents.
NOTE 2 Le mode opératoire qRMN peut être utilisé dans le cadre du processus de production des matériaux
de référence, y compris les études de stabilité et la caractérisation des valeurs de propriété. Les fabricants de
[1]
matériaux de référence qui travaillent conformément à l’ISO 17034 sont considérés comme étant compétents.
5.2 Plan d’expériences qRMN
La méthode de l’étalon interne permet de déduire la Formule (4) de la Formule (3) et de l’utiliser pour la
détermination de la pureté:
N
I m
Q
A M IS
j
ikl A k
P =× ×× ×P (4)
S IS
ijkl
I N M m
Q A Q S
jkl i k
où les indices
i et j correspondent, respectivement, aux nombres de signaux de l’analyte (A) sélectionné et de
l’étalon qRMN (Q) dans un ensemble de données acquises par qRMN;
k et l sont respectivement les nombres de préparations indépendantes de solution échantillon
pour la qRMN et d’acquisitions indépendantes de données de qRMN pour chaque
échantillon.
La méthode de l’étalon interne nécessite au moins un signal isolé pour l’analyte (A) (i = 1) et l’étalon
qRMN (Q) ( j = 1). Si possible, la sélection et l’évaluation de deux signaux ou plus de chaque substance
peuvent améliorer la fiabilité de la valeur de pureté. En présence de deux ou de plusieurs ensembles
indépendants de données de qRMN (l ≥ 2) acquis pour chacune des deux ou plusieurs solutions
échantillons qRMN indépendantes préparées (k ≥ 2), la qualité du mesurage peut être déterminée en
procédant à une évaluation statistique de l’incertitude.
Pour établir la traçabilité métrologique de la valeur de pureté, l’incertitude associée au mode opératoire
qRMN doit être évaluée. Afin de fournir une estimation raisonnable de l’incertitude de la valeur de pureté
évaluée à l’aide de cette méthode, trois préparations indépendantes ou plus de solutions échantillons
pour la qRMN (k ≥ 3) doivent être réalisées et au moins trois mesurages par qRMN (l ≥ 3) indépendants
pour chaque échantillon doivent être effectués dans le cadre de l’évaluation de l’incertitude de mesure
de la qRMN.
NOTE 1 La répétition de l’analyse spectroscopique d’un même échantillon sur une courte période ne permet
pas nécessairement d’obtenir ce nombre d’observations indépendantes.
Il convient de prendre en compte les paramètres suivants pour obtenir une valeur de pureté P exacte
S
de l’échantillon:
— la détermination de valeurs de masse exactes (m et m );
S IS
NOTE 2 Il n’est pas nécessaire de connaître précisément la masse ou le volume de solvant ajouté pour
calculer la pureté à l’aide de la Formule (4).
— la détermination des aires intégrées exactes (I et I );
A Q
NOTE 3 Les signaux dus à des H impliqués dans des réactions d’échange ou une dynamique moléculaire
sur l’échelle de temps de la RMN (entraînant l’élargissement du signal) ne peuvent pas être utilisés à des fins
de détermination de la pureté.
— l’identification des structures chimiques pour obtenir la masse molaire (M et M ), ainsi que le
A Q
nombre de H en résonance correspondant aux signaux cibles (N et N );
A Q
i j
— l’incertitude et la traçabilité métrologique de la valeur de pureté de l’étalon interne (P ), ainsi que
IS
les méthodes utilisées pour déterminer cette valeur.
NOTE 4 Les valeurs de pureté mesurées sont métrologiquement traçables à une référence par l’intermédiaire
de la valeur de pureté de l’étalon interne (P ). La traçabilité métrologique de la valeur de pureté de l’étalon
IS
interne (P ) est un élément important à prendre en compte afin de déterminer si elle convient aux finalités du
IS
mesurage.
[1]
NOTE 5 Les valeurs de pureté certifiées des MRC qui satisfont aux exigences de l’ISO 17034 sont considérées
comme étant métrologiquement traçables à une référence de niveau supérieur.
5.3 Profil analytique cible
Afin d’obtenir des valeurs de pureté adaptées à l’application, les valeurs cibles et les attributs suivants
doivent être déterminés et documentés avant de commencer le mode opératoire qRMN:
— utilisation prévue de la valeur de pureté;
— niveau prévu de l’incertitude de mesure cible (u ) de la valeur de pureté;
t
— nécessité d’établir la traçabilité métrologique de la valeur de pureté.
NOTE Le niveau prévu de u peut varier en fonction de l’utilisation prévue.
t
La traçabilité métrologique de la valeur de pureté doit être établie lorsque l’utilisation prévue inclut des
besoins d’étalonnage.
Selon les valeurs cibles prédéterminées, il doit être spécifié laquelle des étapes suivantes l’analyste doit
respecter et quel niveau d’incertitude, le cas échéant, peut être accepté. Afin d’atteindre les valeurs
cibles prédéterminées, il convient de respecter les points suivants:
— des études de faisabilité visant à définir les modes opératoires de mesurage pour chaque échantillon
(voir 5.4);
— l’évaluation de la masse d’un étalon interne et de l’échantillon (voir 5.5);
— la prise en compte de l’acquisition de données de qRMN (voir 5.6);
— la prise en compte du traitement des données de qRMN (voir 5.7);
— le cas échéant, l’évaluation des incertitudes de mesure (voir 5.8);
— le cas échéant, l’établissement de la traçabilité métrologique (voir 5.9).
5.4 Étude de faisabilité
Une étude de faisabilité doit être menée au cours des premières phases de l’élaboration du mode
opératoire qRMN. Il convient de sélectionner un ou plusieurs signaux de l’analyte, ainsi qu’un ou
plusieurs signaux de l’étalon qRMN. Il convient que ces signaux n’interfèrent pas avec d’autres signaux,
tels que ceux du solvant ou des impuretés. Afin d’obtenir les résultats prévus, il convient de vérifier les
points suivants:
— l’incertitude de mesure de la balance (disponible dans le certificat d’étalonnage de la balance);
NOTE 1 La balance utilisée est appropriée pour la quantité d’échantillon et d’étalon interne pesée,
par exemple il vaut mieux utiliser une microbalance qu’une balance offrant une résolution plus faible.
— l’incertitude de mesure de la pesée de l’échantillon et de l’étalon interne;
NOTE 2 Cette incertitude s’obtient généralement à partir de l’incertitude de la balance lors de l’étalonnage
à laquelle sont ajoutés des termes supplémentaires qui caractérisent l’utilisation réelle de l’instrument au
[9][14]
cours de son fonctionnement en routine, et est comparée à l’exigence relative à l’incertitude de pesage
cible.
[9][14]
NOTE 3 Le poids minimal qui est calculé à partir de l’incertitude lors de l’utilisation constitue une
mesure appropriée pour le choix d’une quantité adaptée d’échantillon et d’étalon interne afin de satisfaire à
l’exigence relative à l’incertitude de pesage cible.
— la solubilité qui garantit la dissolution complète de tous les composants;
NOTE 4 Les résultats de pureté obtenus en utilisant différents solvants peuvent être utilisés pour prendre
la solubilité en compte.
NOTE 5 Voir A.2.1 pour obtenir des explications.
— l’existence d’un ou de plusieurs signaux isolés pour l’analyte et l’étalon qRMN;
NOTE 6 Les impuretés peuvent interférer avec la pureté déterminée par qRMN lorsque leurs signaux se
chevauchent à ceux générés par l’analyte et/ou l’étalon qRMN.
— la stabilité de la solution pendant la durée requise pour les mesurages par qRMN;
— l’optimisation des paramètres d’acquisition et de traitement;
— le rapport signal sur bruit des signaux cibles est suffisamment élevé pour atteindre une exactitude
adéquate.
NOTE 7 La relation entre le rapport signal sur bruit et l’incertitude est abordée en détail dans les
Références [17], [34] et [37].
Il convient que l’incertitude associée à la répétabilité des mesurages qRMN soit prise en compte pour
respecter u .
t
Il convient que les rapports des aires intégrées entre l’analyte et l’étalon interne respectent les
conditions validées.
5.5 Préparation des solutions échantillons pour la qRMN
Selon les résultats de l’étude de faisabilité, il convient de définir et de documenter un mode opératoire
détaillé pour la préparation des échantillons. Une balance étalonnée doit être utilisée pour la
préparation gravimétrique de l’échantillon et de l’étalon interne. Toutes les informations de pesage,
ainsi que la quantité de solvant ajoutée pour la préparation des solutions échantillons pour la qRMN
doivent être enregistrées. Pour chacune des solutions échantillons préparées en vue de la qRMN,
des observations indépendantes des mesurages par qRMN doivent être effectuées.
Lors de l’établissement de la traçabilité métrologique, l’étalon interne utilisé doit être un MRC
présentant une valeur certifiée pour la pureté chimique. Au moins trois solutions échantillons doivent
être préparées en vue de la qRMN.
Selon l’incertitude cible de la pureté souhaitée, une incertitude cible souhaitée pour la masse de
l’échantillon et de l’étalon interne pesés doit être déterminée et documentée. Afin d’atteindre
l’incertitude cible souhaitée, il convient que la masse de l’échantillon et de l’étalon interne soit supérieure
[9][14][22]
au poids minimal. Le poids minimal est obtenu à partir de l’incertitude de mesure de la balance .
NOTE 1 Lorsque la masse du matériau pesé correspond au poids minimal, son incertitude équivaut à
l’incertitude cible souhaitée pour cette masse. Voir A.2.2 pour de plus amples informations.
Il convient de prendre des précautions particulières lors de la préparation d’échantillons ou d’étalons
de nature hygroscopique ou volatile afin de s’assurer que les variations de masse éventuelles sont
négligeables par rapport à l’incertitude de la détermination de la masse.
L’échantillon et l’étalon interne doivent être complètement dissous dans une quantité appropriée de
solvant/solvants RMN.
Il n’est pas nécessaire de mesurer la masse ou le volume exact du solvant ajouté.
NOTE 2 L’ajout excessif de solvant ne modifie pas le rapport molaire de l’échantillon et de l’étalon interne.
NOTE 3 Si la concentration de la solution échantillon est trop élevée, un élargissement du signal RMN,
une saturation du récepteur RF, un amortissement par rayonnement ou d’autres effets peuvent se produire.
L’ajout d’une quantité supplémentaire de solvant pour réduire la concentration peut résoudre ces problèmes.
Cependant, une concentration trop basse peut donner lieu à une exactitude inappropriée lors de la détermination
des valeurs de pureté en raison d’un rapport signal sur bruit trop faible.
NOTE 4 Afin de garantir une hauteur de remplissage adéquate de solution échantillon dans le tube, se reporter
aux recommandations du fabricant.
5.6 Acquisition des données de qRMN
5.6.1 Paramètres d’acquisition
Tous les réplicats d’un échantillon qRMN doivent être mesurés à l’aide du même ensemble de paramètres
d’acquisition.
Selon l’incertitude de mesure cible souhaitée concernant la pureté de l’échantillon, u , une tolérance
t
pour un biais possible doit être déterminée et documentée. T , un paramètre essentiel régissant le biais
r
de l’intensité du signal qRMN et affectant directement l’aire intégrée peut être déterminé en fonction
max
de T , le plus long T parmi les signaux cibles. Le T pour la solution échantillon doit être déterminé
1 1 r
de manière à atteindre u .
t
T est le délai entre l’application de la première impulsion d’une séquence d’impulsions et l’application
r
de la prochaine impulsion. La relation entre le rapport T /T et l’angle de bascule de l’impulsion
r 1
d’excitation est présentée dans le Tableau 1. Par exemple, si l’impulsion d’excitation est définie pour
max
induire un angle de bascule de 90° et que T correspond à cinq ou sept fois T , le biais théorique
r 1
maximal sera de 0,67 % ou de 0,091 % respectivement.
NOTE 1 Le biais réel dépend de la valeur de T /T de l’intensité du signal RMN correspondant utilisé pour le
r 1
calcul de la pureté.
Tableau 1 — Biais de l’intensité du signal RMN (%) en raison d’une relaxation
incomplète de l’aimantation à l’équilibre — Relation entre le T /T et l’angle de bascule
r 1
de l’impulsion d’excitation
Angle de bascule de l’impulsion d’excitation
T /T
r 1
90° 60° 30°
1 36,79 22,54 7,23
2 13,53 7,26 2,05
3 4,98 2,55 0,70
4 1,83 0,92 0,25
5 0,67 0,34 0,091
6 0,25 0,12 0,033
7 0,091 0,046 0,012
8 0,034 0,017 0,004 5
9 0,012 0,006 2 0,001 7
10 0,004 5 0,002 3 0,000 6
Les paramètres suivants doivent être optimisés en conséquence et doivent être documentés:
— température de mesure: il convient que la stabilité de la température de l’échantillon soit assurée
par un régulateur de température de précision intégré au spectromètre RMN. Si le spectromètre
n’est pas pourvu d’un régulateur de ce type, il convient que la température de la pièce dans laquelle
l’instrument RMN est installé soit constante au cours des mesurages;
— largeur spectrale (SW) et décalage des impulsions (PO): la largeur spectrale doit correspondre à au
moins deux fois la différence du déplacement chimique des deux signaux extrêmes du spectre. Il est
recommandé de définir le décalage des impulsions ou la position centrale de la SW à proximité du
centre entre les deux signaux cibles. S’il est nécessaire d’évaluer plus de deux signaux, la survenue
éventuelle d’un biais dû à une excitation non uniforme doit être étudiée au cours de l’élaboration de
la méthode.
En outre, il convient d’optimiser et de documenter au moins les paramètres suivants:
— angle de bascule;
NOTE 2 Une impulsion d’excitation à 90° est souvent utilisée. L’angle de bascule de 90° offre une intensité
max
de signal maximale, mais nécessite cinq à sept fois T pour une relaxation > 99 %. Une impulsion
max
d’excitation à 30° donne 50 % de l’intensité maximale, mais ne nécessite que trois ou quatre fois T pour
une relaxation > 99 %. De ce fait, bien qu’un nombre inférieur de scans puissent être accumulés sur la durée
au moyen d’une impulsion à 90°, cette dernière permet d’obtenir un meilleur rapport signal sur bruit au
cours d’une durée expérimentale fixe.
— utilisation de la rotation d’échantillon (si nécessaire);
Il convient d’exclure la rotation de l’échantillon des mesurages par qRMN. En cas d’utilisation de la
rotation, il faut veiller à ce que les bandes latérales de rotation n’interfèrent pas avec des signaux
réels. Les bandes latérales de rotation font partie du signal principal. Par conséquent, il convient
d’en tenir compte au moment de choisir les régions d’intégration.
Lorsque des bandes latérales de rotation prononcées (c’est-à-dire d’une hauteur supérieure ou égale
à celle des signaux satellites C) sont visibles sur le spectre, l’optimisation de l’homogénéisation
axiale du champ magnétique peut réduire l’intensité de ces bandes latérales. Il convient de mettre
en balance les avantages et les artefacts éventuels afin de décider d’utiliser ou non la rotation
d’échantillon.
— utilisation du découplage hétéronucléaire du C au cours de l’acquisition.
Les signaux satellites C, qui font partie du signal principal, peuvent se chevaucher avec d’autres
signaux réels. L’utilisation du découplage hétéronucléaire du C peut contribuer à éviter ce
chevauchement. D’autre part, le découplage hétéronucléaire du C peut entraîner l’apparition
d’artefacts à proximité du signal central ou dégrader la résolution spectrale en chauffant
l’échantillon. Il convient de mettre en balance les avantages et les artefacts éventuels afin de
décider d’utiliser ou non le découplage hétéronucléaire du C.
Lorsque le découplage du C est exécuté, il convient que le temps d’acquisition (AT) soit assez
long pour obtenir un nombre suffisant de points de données et d’utiliser un niveau de puissance
de découpleur assez bas pour empêcher d’endommager la sonde, par exemple par un découplage
hétéronucléaire à deux niveaux d’impulsions composites adiabatiques.
— nombre de transitoires (NT);
NOTE 3 Lorsque le rapport signal sur bruit (SNR) des sign
...