Chapitre 3: Stéréoisomérie Flashcards
Def de la stéréoisomérie
L’isomérie stérique ou « stéréo-isomérie » décrit les isomères dont les atomes sont connectés dans le même ordre mais diffèrent par leur arrangement spatial. Les stéréoisomères sont des molécules différentes qui peuvent être produites ou isolées séparément.
Quel différents types de stéréoisomérie retrouvent-ont ?
Stéréoisomérie Z/E
Stéréoisomérie cis/trans
Stéréoisomérie optique
Par rapport à quoi definit-on une stéréoisomérie Z/E ?
une double liason
Il n’y a généralement pas de rotation autour des doubles liaisons → deux possibilités
Comment définir la stéréoisomérie de deux molécules ?
On affecte une priorité aux substituants à gauche et à droite de la double liaison
selon le numéro atomique de l’atome porté (l’atome portant le numéro atomique la plus grand portera le numéro 1, et celui portant le numéro atomique le plus petit sera noté 2).
Si les substituants de priorité 1 sont du même coté (zusammen = ensemble), la liaison sera dite Z. Si ils sont opposés (entgegen), elle sera dite E
Qu’est-ce que la stéréoisomérie cis/trans ?
Définit la position relative de deux substituants désignés par rapport à une double liaison ou au plan moyen d’un cycle
Comment définir une stéréoisomérie cis/trans ?
- On définit les 2 substituants à étudier
- Si ils se trouvent tout les deux du même coté de la liaison ils sont alors cis
- Si ils se trouvent de part et d’autre de la double liaison ils sont alors trans
ATTENTION: IL N’Y A PAS DE LIEN ENTRE LA STÉRÉOISOMÉRIE Z/E ET CIS/TRANS
Qu’est-ce que la stéréoisomérie optique ?
Des molécules peuvent avoir les mêmes structures planes et les mêmes connectivités mais peuvent présenter une asymétrie dans l’espace qui les différencie: on parle alors de chiralité
Dans quels 3 cas peut-on dire qu’une molécule est chirale ?
- les deux molécules sont image l’une de l’autre dans un miroir et non superposable
- Si on retrouve un seul C* dans une molécule elle esr alors chirale
- Il suffit d’échanger un des 4 substituants du C* pour passer d’une molécule à l’autre
Qu’est-ce qu’un C* ?
Un carbone asymétrique est un Crabone dans une molécule sur lequel on retoruve 4 substituants dufférents. Il est noté d’un *.
Que peut-on dire lorsque deux molécules sont chirales ?
Elles sont énantiomères
Synonyme de chirale
Optiquement active
Comment passer d’un énantiomère à un autre ?
ll suffit d’échanger deux substituants du C*
Quelle sont les possibilités lorsqu’une moléculs porte plusieurs C* ?
Quand une molécule contient plus d’un carbone asymétrique
elle est généralement chirale, mais pas toujours (symétrie interne)
Chitalité avec 2 C*
Cas d’une achiralité avec 2 C*
Dans quel cas une molécula avec plusieurs C* sera achirale
Symétrie interne: Elle sera dite méso
Quel piège peut-on croiser avec une molécule méso ?
la dynamique conformationelle
Cas de chiralité sans présence d’un C* ?
Atropisomérie
Exemple d’atropisomérie
Quelle est la première conséquence de la chiralité ?
L’énantiomérie
Une molécule chirale existe sous deux formes images l’une de l’autre dans un miroir • deux molécules différentes dites ‘énantiomères’
• mêmes propriétés chimiques
• même propriétés physiques sauf le « pouvoir rotatoire »
Quelle est la deuxième conséquence de la chiralité ?
L’activité optique
Deux énantiomères vont avoir des « pouvoirs rotatoires » de signes opposés, c’est‐à‐dire qu’ils vont provoquer une rotation du plan de polarisation de la lumière dans des directions opposées.
Qu’est-ce que la lumière ?
une onde éléctromagnétique qui part dans toutes les directions
Que se passe-t’il lorsque la lumière passe dans un polarisateur ?
On va alors retrouver que les ondes parallèles au polarisateur: la lumière sera alors polarisée
Que se passe-t’il lorsqu’une lumière polarisée traverse une solution de molécule achirale ?
La lumière va garder sa polarisation
Que se passe-t’il lorsqu’une lumière polarisée traverse une solution de molécule chirale ?
Les molécules chirales vont intéragir avec les ondes de la lumière et vont en absorber certaines.
A quoi est dû l’absorbtion des ondes de la lumière polarisée lorqu’elle passe dans un milieu contenant des molécule chirales ?
Leurs asymétrie. Le lumière va intéragir avec les molécules chirales de manière asymétrique. On va alors retrouver à la sortie de la cuve une lumière troujours polarisée, mais avec un autre angles de polarisation appelé ⍺
Dans quel cas la lumière n’est pas déviée ?
Lorsque la solution qu’elle traverse contient que des molécules achirales ou un mélange 50/50 de deux énantiomères.
Que se passe-t’il lorsque la lumière traverse une solution ne contenant que 1 énantiomère ?
On va observer une rotation du plan de polarisation d’un angle α positif ou négatif
Pourquoi parle-t’on d’énantiomère optiquement actif ?
Car il possède un pouvoir rotatoire
Que décrit la loi de Biot ?
Le pouvoir rotatoire spécifique qui varie en fonction de la température, de la longueur d’onde…
Il dépend du solvant et de la concentration. On va alors toujous préciser les degrés et concentration des solvants
Expression du pourvoir rotatoire spécifique (loi de Biot) ?
Comparaison du pouvoir rotatoire spécifique de 2 énantiomères
Qu’est-ce qu’un mélange racémique ?
Un mélange 50/50 de deux énantiomères. Son pourvoir rotatoire est nul
Comment appelle-t’on un énantiomère avec un [α] positif ?
un dextrogyre
Comment appelle-t’on un énantiomère avec un [α] négatif ?
un lévogyre
Comment optenir un pouvoir rotatoire max ?
Il faut mettre 100% d’un même énantiomère
Qu’est-ce que la pureté optique ?
Les proportions d’énantiomère dans une solution
Quelle est la formule pour calculer la pureté optique ?
Qu’est-ce que sont les configurations R et S ?
C’est la position relative des atomes dans l’espace pour les différents énantiomères.
Il n’y a pas de lien avec le pouvoir rotatoire spécifique puisque celui-ci change d’un solvant à l’autre.
Qu’est-ce que la position relatives des atomes dans l’espace ?
La configuration absolue
Comment obtenir la configuration absolue d’une molécule ?
Par cristallographie aux rayons X
Quel est le principe de la cristallographie aux rayons X ?
Il faut faire un mono cristal (matériau solide constitué d’un unique cristal) des molécules en question qui va passer aux rayons X.
La longueur d’onde des rayons X correspond a la distance entre les atomes dans le cristal.
Les rayons X vont alors heurter les atomes et être déviés.
AInsi en connaisant la source des rayons et leurs point d’arriver on peut en déduire la position des molécules.
Quelle est la seula approche expérimentale directe pour connaitre la configuration absolue d’une molécule
cristallographie par rayons X
Que peut-on obtenir en cristallisant des molécules
La configuration absolue
Qui a donné sont nom à la nomenclature R/S ?
Cahn-Ingold-Prelog
Comment fonctionne la nomenclature Cahn‐Ingold‐Prelog ?
Elle s’applique sur les C*: On donne un ordre de priorité aux 4 substituants, noté a, b, c et d (Selon le numéro atomique Z, plus il ets grand, plus l’atome est prioritaire)
Comment définir la priorité de 2 subsitutants si ils ont le même numéro atomque ?
Il faut remonter à la seconde couche.
En bout de chaine, si il faut trancher entre 1 C qui porte 2C et un autre qui n’en porte Que 1C, celui qui porte le plus de C remportera.
Comment sont traité les liaisons multiples (doucle ou triple) ?
comme 2 ou 3 liaisons simples
Comment attribuer la configuration R ou S à deux énantiomère ?
On regarde le C* selon l’axe du substituants noté d, et on abserve les l’ordre des “ autres substituants noté a, b, et c.
Si on lit abc dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, on notera la configuration S (Sinister=gauche)
Si on lit abc dans le sens des aiguilles d’une montre, on note alors R (rectus=droit)
A quoi correspond la configuration R ?
Les substituants abc se lisent dans le sens des auguilles d’une montre. R signifie rectus=droit
A quoi correspond la configuration S ?
Les subsituants notés abc se lisent dans le sens contraire des aiguilles d’une montre. S signifie sinister=gauche
Moyen mnémotechnique pour attribuer R et S
R = droit: on retrouve un r dans le mot dRoit
S = gauche
Def de la diastéréoisomérie ?
Lorsque deux molécules sont stéréoisomères (ne diffèrent que dans l’espace) mais ne sont pas énantiomères (images l’une de l’autre), elles sont dites diastéréoisomères.
Quelle configuration R ou S retrouve-t’on dans une molécule avec 2 C* dans une molécule ?
Comment isoler des distéréoisomères ?
par distillation, cristallisation, chromatographie, etc ….
Par quoi diffèrent 2 diastéréoisomères ?
leurs proprietés physiques et chimiques (points d’ébullitions…)
Cas particuiers des forme méso (avec 2 C* portant les mêmes subsituants)
Comment obtenir un disatéréoisomère ?
On inverse deux substituants du C*
Qu’est-ce qu’une symétrie intrinsèque ?
2S3R-2R3S
Quelle conséquence pour les molécules dont la configuration présente une symétrie intrinsèque ?
Elles sont superposeables, identiques. Au lieu d’avoir 4 formes de diastéréoisomères avec 2 paires d’énantiomères, on aura une seule forme méso, unique.
Quel cas particulier pour les molécules cycliques avec 2 C* ?
On a 4 stéréoisomère (2 paires d’énantiomères). La configuration cis et la configuration trans. Il n’y a alors pas de plan de symétrie dans la molécule.
Cas particulier des molécules cycliques méso ?
Danc ce cas on a un plan de symétrie de la molécule. La configuration cis va donner une forme méso alors que la configuration trans, donne 2 énantiomères.
Que peut-on alors conclure lorsqu’on a 2 C* ?
On a généralement 4 stéréoisomères différents.
Relation entre le nombre de stéréoisomère d’une molécule en fonction du nombre de C* que contient cette molécule ?
Quelles sont les différences entre 2 stéréoisomères ?
Ces molécules ont des proprietés physiques, chimiques et biologiques différentes
Cas de l’azote ?
malgrés le C* de l’azote, il est achiral. L’inversion est trop rapide
Cas des molécule ou l’inversion n’existe pas ?
Chirale, ex: ions ammonium, suffoxides, phosphonates
Quelle est l’importance de la diastéréoisomérie ?
Le monde est l’humain est fait de molécule chirale, ex: l’adrénaline, sont énantiomère n’a pas d’effet sur le corps
