1C-L’ISOMERIE
Les isomères ont même formule moléculaire avec des atomes reliés de façons différentes. Ils ont des propriétés différentes. On distingue les isomères de constitution et les stéréoisomères :
- isomères de constitution avec une connectivité différente (représentations planes) : squelettes carbonés, positions de la fonction et fonctions différentes
- stéréoisomères avec la même connectivité pour une stéréochimie différente
(représentations spatiales) : stéréoisomères de conformation et de configuration (optiques et géométriques).
Remarques:
• les tautomères sont un cas particulier, issus de l’interconversion de groupes fonctionnels:
• on ne peut passer d’un stéréosisomère de configuration à l’autre qu’après rupture et reformation de liaisons. Ce n’est pas le cas des conformations éclipsées et décalées ou des conformations chaise et bateau.
• l’isomérie optique est consécutive à la présence d’un centre stéréogène (centre de chiralité). Il en résulte des molécules optiquement actives (énantiomères, énantiomorphes ou antipodes) : (+) / (-).
En plus des structures ayant au moins un carbone asymétrique (C*), ce type d’isomérie se manifeste dans les cas suivants :
R2
R1 R1
R2
spirannes allènes ,
• les structures méso (2C* identiques) sont achirales. La chiralité repose sur l’absence de tout élément de symétrie.
• sur un C* on utilise les stéréodescripteurs R/S
• les stéréodescripteurs like/unlike (en abréviations lk/ul) au lieu de érythro/thréo sont utilisés lorsque les 2 centres de chiralité comparés ont la même configuration absolue ( R,R ou S,S ).
• racémique, diastéréoisomères , anomères , épimères.
- un mélange racémique est un mélange équimoléculaire de 2 énantiomères (inactif optiquement par compensation)
- les diastéréoisomères sont des stéréoisomères qui ne sont pas énantiomères - les anomères différent seulement par la configuration absolue du C* anomère
- les épimères diffèrent seulement par la configuration absolue d’un C* non anomérique
C O
H3C R
C OH
H2C R
C C
R1 R2
C R2
R1 N
R3 R4
R2 R1
ammoniums quaternaires
R1
R2 R1
R2
cycles benzèniques non coplanaires
- l’isomérie géométrique est consécutive à la rigidité des doubles liaisons et des cycles.
Les stéréodescripteurs en usage sont respectivement Z/E ( au lieu de cis/trans et syn/anti) et cis / trans.
ISOMERIE
STEREOISOMERES ISOMERES DE CONSTITUTION
( même connectivité, arrangement
spatial différent) (connectivités différentes: squelette, position, groupe fonctionnel)
CONFORMERES ISOMERES DE CONFIGURATION
( interconversion par rotation
autour de σ) (interconversion par rupture et formation de liaisons)
ENANTIOMERES (images l'un de l'autre dans un miroir et non superposables)
DIASTEREOISOMERES (aucune relation objet/image)
ISOMERES
( disposition des atomes ou groupes d'atomes par rapport à un cycle ou une double liaison)
AUTRES DIASTEREOISOMERES (isomères à plusieurs stéréocentres et sans relation objet/image)
cis/trans et Z/E
EXERCICES 1C-L’ISOMERIE
1C1-Classer du prioritaire au minoritaire selon la règle de Cahn-Ingold-Prelog:
a) A : -CO-OH, B : -CO-NH2, C : -CO-Cl et D: -CO-OCH3
b) A: -C(CH3)3, B: -CCl3, C: et D:
1C2-Repérer les sites stéréogènes (qui donnent lieu à la stéréoisomèrie) dans les structures suivantes et donner leur configuration.
et
1C3-Donner les configurations de :
A : B : C :
D : E : F :
G :
1C4-Comparer:
1°) A : B : C :
2°) D : E : F :
3°) G : H : I :
C N C C CH3
C C C
Me C C
H Me Me
Me H
H
Me
NH2
H H
OH H H
HO CN
H CH2Cl
C C
CHCl CH3 CO CH3 H3C
HOOC
H
H NH2 CH3
H2N
CH3
1 2
Br H
H Br
CHO H
Cl Br
Me Me
H
Et Me Me
Me H
X
X X X
X X R'
R
R R'
R R'
H CHO
H Et
H OHC
H Et
OHC H
Et H
1C5-Comment expliquer la chiralité et l’achiralité respectivement de : et de
1C6-Indiquer la configuration absolue (R, S) des carbones asymétriques dans les composés suivants :
1C7-Soit la projection de Fischer suivante :
- Donner une représentation de Newman de cette molécule en conformation décalée.
- Préciser les configurations absolues des atomes de carbones asymétriques.
- Représenter l’énantiomère de cette molécule selon Fischer et Newman.
1C8-Trouver les configurations absolues de :
Que peut-on dire des deux dernières structures ?
1C9-On considère la représentation perspective suivante:
1) Préciser, en notation de configuration absolue (R, S) à quel stéréoisomère correspond cette représentation et dire s’il est thréo ou érythro
H3C CH COOH
a) C
COOH
H OH CH2Br
b) HOOC C H
CH3 OH
c) C
COOH OH CH3
H
d) C
C CH3
H H
C CH3 CH3 H
OH H e) 3 d)
CH2OH CH2OH
OH OH
OH HO
CHO CHO H
H
H
H
C6H5 OH H
H NH2
CH2OH
2 1
H
NH2 Me
Ph
a) b)
Me Et OH
Ph
c)
H
NH2 Ph
Me
C2H5 C3H7
H H
Cl CH3
1 2
2) Représenter la projection de Newmann correspondante selon l’axe C(1)-C(2).
3) Représenter avec les mêmes conventions (perspective et Newmann) le stéréoisomère (1R, 2S). Quelle relation existe – t – il entre ces 2 stéréoisomères ?
1C10-Attribuer la dénomination Z/E aux structures suivantes :
1C11-Donner les formules développées des composés suivants : - (Z)-Pent-2-ène
- (E,E)-Hepta-2,4-diène.
1C12-Soit la molécule:
a) Elle possède combien de stéréoisomères ? Représenter-les selon Fischer b) Quelle relation existe entre les stéréoisomères ?
c) Sont-ils tous actifs du point de vue optique ?
1C13-a) Chercher les isomères acycliques et cycliques en C5H10
b) Chercher les isomères non cycliques en C5H8.
C C
iPr CH O
Ph CH3
C C
CH2OH CH3
CH3Cl
C C
H
CH3-NH-CH2 CH3
C N
CH3 OH
(1) (2)
(3)
(4)
CH3-CH2
H2N-CH2
CH3 CH2
CHO CHOH OH
CHO H
1
