chapitre 3: l'isométrie Flashcards
formules possibles ou non d’une molécule:
RÈGLE A
- molécules ne comportant que du C et de l’H
- nombre de H pair
- nombre de H max = CnH2n+2
- il peut y avoir moins de H que le nombre maximal
formules possibles ou non d’une molécule:
RÈGLE B
- lorsqu’il y a un halogène (X = F, Cl, Br, I)
- appliquer la règle A, l’halogène remplaçant un H
formules possibles ou non d’une molécule:
RÈGLE C
- présence d’un atome divalent, tel que O ou S
- ignorer la présence de cet atome et appliquer la règle A
atome divalent
2 liens
formules possibles ou non d’une molécule:
RÈGLE D
- présence d’un atome trivalent, tel que N ou P
- le nombre max de H est augmenté de 1 pour chaque atome trivalent
- donc, s’il y a un nb impair d’atomes trivalents, la molécule doit contenir un nb impair d’atome de H
- la règle: CnH2n+2+mTm
atome trivalent
3 liens
insaturation
2 atomes d’hydrogène sont enlevés sur le nombre maximal calculé
cause d’une insaturation
cycle
lien multiple
1 insaturation (1 degré)
- 1 lien double, 1 lien pi
- 1 cycle
2 insaturations (2 degré)
- 1 lien triple (2 liens pi)
degré d’insaturation (formule)
H max - H présent/2
conformations
différentes formes que peut prendre une molécule à la suite de la rotation autour de ses liaisons simples (sigma)
formules en perspectives et en projection de newman
- représentation d’une molécule vue de face dans l’axe d’un de ses liens C-C
conformation limites (2) + la plus stable et pourquoi
- éclipsée
- décalée (la plus stable parce que moins d’encombrement stérique)
encombrement stérique
répulsion électronique entre des groupements (souvent volumineux) voisins dans l’espace
cyclopropanes
- 3 atomes de carbone
- triangle: angle 60 degré
- tension dans le cycle
- très réactive
cyclobutane
- 4 atomes de carbones
- carré: angles 90 degrés
- tension dans le cycle
- réactif
cyclopentane
- 5 atomes de carbone
- pentagone: angle 112 degré
- peu de tension dans le cycle
- le cycle adopte une forme un peu pliée pour s’approcher de 109,5 degré = forme enveloppe
cyclohexane
- 6 atomes de carbone
- peut adopter des conformations un peu pliées pour diminuer la tension dans le cycle
conformations (cyclohexanes) + stabilité
- trois conformations
- 2 conformation: chaises
- 1 conformation: bateau
- chaises sont plus stables
- 2 chaises sont équivalentes en énergie
H axial (conformations chaises (cyclohexane))
pointent à la verticale
H équatorial (conformations chaises (cyclohexane))
pointent à l’horizontal, dans le prolongement du cycle
interconversion chaise-chaise (cyclohexane)
- substituants axiaux deviennent équatoriaux et vice-versa
- groupement le plus volumineux sera placé en position équatoriale
1.3-diaxiale
encombrement stérique au sein d’une même conformation chaise
isomérie
- relation entre 2 molécules différentes
- ont la même formule chimique (même nombre d’atomes de chaque sorte)
- diffèrent dans la façon dont les atomes sont reliés entre eux
- ont des propriétés physiques et généralement chimiques et/ou biologiques différentes
isomère de fonction
- possèdent la même formule moléculaire
- ont des groupements fonctionnels différents
- ont des propriétés physiques et chimiques très différentes
isomère de position
- possèdent la même formule moléculaire
- possèdent les mêmes groupements fonctionnels
- diffèrent dans l’arrangement de la chaîne principal (position des groupements fonctionnels)
- ont des propriétés physiques et chimiques différentes
stéréoisomère
- même formule moléculaire
- même groupements fonctionnels
- même arrangement de la chaîne de carbone (fonctions à la même position)
- diffèrent par l’orientation des groupements dans l’espace (arrangement 3-D)
2 types de stéréoisomère
- isomères géométriques
- isomères optiques
isomère géométriques
- présent lorsqu’il est impossible d’effectuer des rotations complètes autour d’un lien C-C en raison d’un cycle ou d’une double liaison
- propriétés physiques et chimiques distinctes
isomère géométriques: 2 façons de positionner
- géométrie cis (Z)
- géométrie trans (E)
isomère géométrique cis (Z)
- substituants prioritaires des C voisins sont du même côté du plan horizontal formé par la liaison double ou le cycle
isomère géométrique trans (E)
- substituants prioritaires des C voisins sont de part et d’autre du plan horizontal formé par la liaison double ou le cycle
comment savoir quel groupement a la priorité? (Règles de Cahn-Ingold-Préolg)
- regarder les atomes directement liés aux carbones de la double liaison
- atome ayant le numéro atomique le plus élevé a la priorité sur l’autre
- si les deux atomes sont identiques, il faut regarder le deuxième atome de ces groupements substituant
- liaisons multiples sont considérés comme des liaisons simples
si un des carbones de la double liaisons possède deux atomes/groupements identiques… (isométrie géométrique)
- il n’y a pas d’isomérie géométrique
- la molécule n’est ni cis ni trans
achiral ou symétrique
un objet ou une molécule renfermant au moins un plan de symétrie
chiral ou asymétrique
- un objet ou une molécule ne possédant aucun plan de symétrie
- molécule: a un ou plusieurs carbones chiraux
carbone stéréogéniques (ou asymétrique ou chiral ou C*)
- carbone hybridé sp3, donc tétraédrique
- a 4 substituants différents
- existe sous deux arrangements spatiaux différents (R et S)
énatiomères
- deux arrangements (R et S) sont des imagines miroir (pas superposables)
- molécules différentes
configuration absolue
- arrangement des substituants autour d’un carbone chiral
- peut être R ou S
- règles déterminent la configuration absolue
règles pour la configuration absolue
- déterminer la priorité de chacun des quatres substituants portés par le C*
- Prendre une de ses mains et s’imaginer que le pouce pointe vers l’atome ou le groupement ayant la plus basse priorité.
règles pour la configuration absolue
1. déterminer la priorité de chacun des quatres substituants portés par le C*
- regarder les atomes directement liés au C* et donner la plus haute priorité à lMatome ayant le numéro atomique le plus élevé
- si deux atomes identiques sont reliés au C*, regarder alors le deuxième atome de ces substituants et ainsi de suite jusqu’à ce qu’une différence soit trouvée
règle pour la configuration absolue
2. Prendre une de ses mains et s’imaginer que le pouce pointe vers l’atome ou le groupement ayant la plus basse priorité.
- si la main droite est utilisée, C* est R
- si la main gauche est utilisée, C* est S
propriétés physiques des énantiomères
- ex.: T ébullition, T fusion, masse volumique, solubilité, est + chimiques
- sont presque toutes identiques
- impossible de séparer des énantiomères avec des techniques physiques de base
activité optique
- pouvoir rotatoire
- seule propriété physique qui permet de les distinguer est leur activité optique
- rotation du plan de la lumière polarisée
- 2 énantiomères ont toujours la même valeur du pouvoir rotatoire mais de signes contraires
dextrogyre
déviation de la lumière vers la droite (+)
lévrogyne
déviation de la lumière vers la gauche )-)
mélange racémique
- mélange équimoléculaire (50/50) de chacun des énantiomères
mélange optiquement inactif
- il ne fait pas dévier le plan de la lumière polarisée
- angle de déviation résultant est nul
- la moitié des molécules du mélange fait dévier la lumière d’un certain angle vers la droite
- l’autre moitié dait dévier la lumière polarisée du même angle, amis vers la gauche
pourquoi la séparation de 2 énantiomères d’un mélange racémique est très difficile?
- les deux énantiomères ont des propriétés physiques et chimiques identiques, sauf pour leur pouvoir rotatoire
quand ont des énantiomères les mêmes comportements chimiques (réactionnels)?
- s’ils réagissent avec des réactifs chiraux
propriétés chimiques des stéréoisomères
- leurs propriétés chimiques peuvent divergés s’ils réagissent avec des composés chiraux
qu’est-ce qui peut entraîner des réponses biologiques différentes pour l’un ou l’autre énantiomère d’un composé chiral
certains récepteurs biologiques et certaines enzymes sont dotés d’une sélectivité par rapport à la stéréochimie
formation de mélanges racémiques (cause)
plusieurs réactions chimiques
résolution
le procédé de séparation des constituants d’un mélange racémique
pourquoi est-il fréquent de commercialiser un mélange racémique?
la séparation de deux énantiomères est coûteuse
max de stéréoisomères qu’une molécule possède
maximum de 2^n stéréoisomères différents (pour nC*)
diastéréoisomères
- stéréoisomères (molécules qui diffèrent par l’arrangement spatial des substituants autour des carbones)
- ne sont pas des images miroirs l’un de l’autre
- ont des propriétés physiques différents
molécules méso
- possède des carbones chiraux, mais aussi un plan de symétrie
molécules méso:
globalement achirale
- globalement achirale et possède des carbones chiraux
molécules méso:
optiquement inactive
elle ne fait pas dévier le plan de la lumière polarisée
