Atome 4: effet inductif, mésomérie et stéréochimie

Question 1

Donner les différentes représentations planes des molécules :

Answer 1

1. Formule brute
2. Formule développée
3. Formule semi-développé
4. Formule topologique

Question 2

Donner les différentes représentations spatiales des molécules :

Answer 2

1. Représentation spatiale
2. Projection de Newman
3. Projection de Fischer

Question 3

Donner les 2 types d’isomérie :

Answer 3

⇨ Isoméries planes : par rapport aux formes développées planes
⇨ Isoméries spatiales : par rapport aux formes spatiales en 3D « stéréoisomérie »

Question 4

Quelle information donne la formule brute sur une molécule ?

Answer 4

Elle ne donne que la composition de la molécule et ne renseigne pas sur l’arrangement des atomes.
Exemple : C2H6O ou C2H4Cl2

Question 5

Quelle information donne la formule développée sur une molécule ?

Answer 5

La formule développée plane fait apparaître toutes les liaisons de la molécule. Donne une idée des arrangements des H dans la molécule. Peu pratique pour les grosses molécules, utilisable que pour les petites molécules.

Question 6

Quelle information donne la formule topologique sur une molécule ?

Answer 6

La formule topologique ne fait apparaître que les hétéroatomes et symbolise les liaisons C-C par un tiret.

Question 7

Quelle information donne la formule semi-développée sur une molécule ?

Answer 7

La formule semi-développée ne fait pas apparaître les liaisons simples avec l’hydrogène.

Question 8

Expliquer la méthode de représentation spatiale (procédé coin volant ) :

Answer 8

→ Technique la plus utilisée et la plus pratique :
- Trait droit : représente une liaison dans le plan de la feuille
- Triangle plein : Représente une liaison orientée en avant de ce plan
- Triangle hachuré : Représente une liaison orientée en arrière de ce plan

Question 9

Expliquer la méthode de projection de Newman :

Answer 9

L’observateur doit se positionner dans l’axe de la liaison de 2 carbones voisins
L’atome de devant est représenté par un cercle avec liaison au centre du cercle
L’atome de derrière est masqué, les
liaisons partent du bord du cercle

Question 10

Expliquer la méthode de projection de Fischer (en général) :

Answer 10

→ Très utilisée en biochimie
Cette projection est surtout utilisée pour les oses et les acides aminés.
* Un trait horizontal représente une liaison en avant du plan
* Un trait vertical représente une liaison en arrière du plan

Question 11

Expliquer la méthode de projection de Fischer (pour les ose et les AA) :

Answer 11

Pour les oses et les acides aminés :
- La chaine carbonée la plus longue est verticale
- La fonction la plus oxydée est vers le haut.
- On distingue les séries D ou L en fonction de la position de la fonction OH pour les sucres ouNH2 pour les acides aminés du dernier stéréocentre (à gauche ou à droite)
Acronyme : D = Série à droite
L= Série à gauche

Question 12

Qu’est ce qu’un isomère ?

Answer 12

Deux molécules sont considérées isomère lorsqu’elles possèdent la même formule brute.

Question 13

Qu’est ce qu’un stéréo-isomère ?

Answer 13

Deux molécules sont stéréo-isomères si elles ont la même formule plane (formule brute et enchaînement des atomes dans le même ordre) mais ont une disposition spatiale de leurs atomes différente.

Question 14

Qu’est ce qu’un isomère de constitution ?

Answer 14

Deux molécules isomères de constitution possèdent la même formule brute mais des groupements fonctionnels différents.
Exemple :C3H6O

Question 15

Qu’est ce qu’un isomère de position ?

Answer 15

Deux molécules isomères de position possèdent la même formule brute, même groupement fonctionnel, mais diffèrent par :
⇨ Soit une position différente du groupement fonctionnel sur la chaîne carbonée
⇨ Soit une ramification différente de la chaîne carbonée

Question 16

Qu’est ce qu’un configuration ? concernant l’isomérie spatiale.

Answer 16

C’est la « carte d’identité » d’une molécule. C’est la structure invariable d’une molécule qui dépend de la nature même de la molécule.

C’est elle qui définit la molécule :

• Toute modification de configuration nécessite une rupture et reformation de liaison.
• Un changement de configuration conduit à un nouveau composé chimique

Question 17

Qu’est ce qu’un conformation ? concernant l’isomérie spatiale.

Answer 17

La conformation caractérise les différentes formes (conformères) que peut prendre une molécule par simple rotation autour d’une liaison simple carbone-carbone.

Exemple : conformations limites décalées et éclipsées de l’éthane :

• Forme éclipsée : H de l’atome de devant qui sont dans le même axe que les H du carbone de derrière.
• Forme décalée : H du carbone de devant qui ne seront pas du tout en face des H du carbone de derrière.
  C’est la même configuration, la même molécule avec plusieurs formes différentes de par la libre rotation.

Question 18

Qu’est ce que la chiralité ?

Answer 18

Le mot chiral est dérivé du grec kheir, qui signifie « main ». Un objet pouvant exister sous deux formes, non superposables, images l’une de l’autre, est chiral (main, coquille d’escargot, chaussure…).

Question 19

La notion de chiralité s’applique aux molécules lorsque :

Answer 19

• Une molécule chirale est une molécule non superposable à son image dans un miroir.
• Une molécule chirale ne peut posséder ni plan, ni centre de symétrie. (L’absence de plan et de
  centre de symétrie est une condition à la chiralité.)
• A toute molécule chirale correspond une autre molécule chirale : son image dans un miroir. Ces deux molécules ont une relation d‘énantiomérie (ce sont deux énantiomères).
• Deux énantiomères ont des propriétés physico-chimiques identiques mise à part leur action sur la lumière polarisée (propriétés optiques opposées). On les appelle donc aussi isomères optiques

Question 20

Combien de règles séquentielle de CAHN, INGOLD, PRELOG (CIP) y a t-il ?

Answer 20

Il y en a 4

Question 21

Donner la 1ère règle de CIP :

Answer 21

On accorde la priorité au
substituant fixé au centre chiral par l’atome de n° atomique (Z)
le + élevé :
I>Br>Cl>S>F>O>N>C>H>

Question 22

Donner la 2ème règle de CIP :

Answer 22

Lorsque deux substituants différents sont fixés au stéréocentre par 2 atomes identiques, il faut examiner les atomes en 2ème position.

Question 23

Donner la 3ème règle de CIP :

Answer 23

Il suffit d’un atome de plus grand n° atomique pour que le groupement soit prioritaire

Question 24

Donner la 4ème règle du CIP:

Answer 24

cas des liaisons multiples : Une liaison multiple avec un atome est considérée comme autant de liaisons simples avec cet atome (utilisation des atomes « fantômes » ou « fictifs »)

Question 25

Expliquer comment on aboutie à la configuration absolue d’un C* (asymétrique) :

Answer 25

• On numérote les 4 substituants du C* en utilisant les règles de CIP
• On se positionne pour regarder la molécule selon l’axe C*-4, en plaçant ce substituant 4 en arrière
• On regarde dans quel sens on passe du numéro 1, au 2, au 3 :
  o Si le sens de rotation est le sens des aiguilles d’une montre, le carbone est Rectus (R)
  o Si le sens de rotation est le sens inverse des aiguilles d’une montre, le carbone est Sinister
  (S)

Question 26

Qu’est ce qu’un diastéréoisomère ?

Answer 26

Ce sont des stéréoisomères qui ne sont pas des énantiomères .

Question 27

Qu’est-ce qu’un effet inductif attracteur ?

Answer 27

Les substitutions ou les atomes électrons attracteurs qui attire les électrons sont dit posséder un effet inductif - 1.

Question 28

Qu’est-ce qu’un effet inductif donneur ?

Answer 28

Les substituants ou les atomes électrons donneurs qui repoussent les électrons sont dit possédés un effet inductif +1

Question 29

Quel est l’intérêt de l’effet inductif ?

Answer 29

L’effet inductif entraîne la modification de la réactivité des groupes fonctionnels (acidité, basicité, intensité de réaction…) . Le carbone lié à l’atome plus électronégatif est le plus déficitaire en électron.

Question 30

Qu’est-ce qu’un électrophile ?

Answer 30

Une espèce qui aime les électrons ainsi elle est en manque d’électrons (pauvre en électrons)

Question 31

Qu’est-ce que l’effet mésomère ?

Answer 31

C’est la polarisation d’une liaison π résultant de l’existence d’une mésomérie dissymétrique (c’est-à-dire la délocalisation des électrons π…)

Question 32

Qu’est-ce qu’un nucléophile ?

Answer 32

Une espèce qui aime les noyaux c’est-à-dire les protons (charge positive) , elle est donc en manque de protons (riche en électrons e-)