Isomérie, stéréochimie des édifices moléculaires 1.

Isomérie, stéréochimie des édifices moléculaires 1. 2. Isomérie de constitution et tautomérie 1.1. Isomérie de constitution 1.2. Tautomérie Stéréoisomérie 2.1. Stéréochimie de conformation 2.1.1. Rotation autour d'une liaison ? : cas du butane 2.1.2. Isomérie conformationnelle du cyclohexane 2.2. Enantiomérie 2.2.1. Activité optique 2.2.2. Conditions de chiralité 2.2.3. Enantiomères et mélanges racémiques 2.2.4. Configuration d'un carbone asymétrique 2.2.4.1. Nomenclature R et S (Règles de Cahn, Ingold, Prelog) 2.2.4.2. Projection de Fischer (sucres et acides aminés) 2.2.4.3. Corrélation de configuration 2.2.4.4. Nomenclature D et L (sucres et acides aminés) 2.3. Diastéréoisomérie due à la présence de plusieurs centres de chiralité 2.3.1. Erythrose, thréose et acides tartriques 2.3.2. Séparation de deux énantiomères dans un mélange racémique 2.4. Autres types de diastéréoisomérie 2.4.1. Diastéréoisomérie due à une double liaison 2.4.1.1. Composés éthyléniques 2.4.1.2. Amides 2.4.2. Diastéréoisomérie due à un cycle 2.5. Chiralité et réactions enzymatiques Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 1 Isomérie, stéréochimie des édifices moléculaires Isomères mêmes formules brutes CmH nNoOp structures différentes Isomères de constitution : enchaînement des atomes différents Stéréoisomères : enchaînement des atomes identique mais arrangement spatial différent De conformation : identiques après rotation autour de simples liaisons De configuration : non identiques après rotation autour de simples liaisons Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 2 1 - Isomérie de constitution et tautomérie 1.1 - Isomérie de constitution Composés de même formule brute mais enchaînement des atomes différents Propriétés physiques et chimiques différentes et Squelette (C5H12) OH Position (C5H12O) 1 2 OH 3 OH Fonction (C4H8O) O O OH H O Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 3 1.2 - Tautomérie Transformation d'un groupement fonctionnel en un autre par déplacement d'un atome d'hydrogène labile H A H C E A - E .. H A E C C D D + H + .. A D E C - D Tautomérie imine-énamine : H Imine H C RH N R' R" H C N R Enamine R" R' Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 4 Tautomérie céto-énolique H H H2C O C H2C O C CH3 CH3 Enol Cétone (acétone) K = [Cétone]/[Enol] = 10-6 (à 300 K) En faveur de la cétone, sauf si il existe une liaison hydrogène : H O R H O O H R' O R' R H Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 5 O R C .. N H C R R' O CH3 N N R' H H O .. Amides cycliques : O .. Tautomérie des amides H .. CH3 N .. O N H H O H N .. H Lactime Lactame (Thymine) Prédomine à pH 7 Tautomérie de l'imidazole H C H H .. 4 N C C ..N2 H .. C H H H N4 C C N 2 .. H Identiques Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 6 2 - STEREOISOMERIE Stéréoisomères : même formule brute, enchaînement des atomes identique mais arrangement spatial différent La conformation d'une molécule, de configuration déterminée, décrit la position dans l'espace de ses atomes constitutifs, lorsque celle-ci peut varier par suite de rotations (sans rupture) autour de liaison simple. H3C Cl CH3 C rotation C H3C H Br H Cl H C C Br CH3 H La configuration d'une molécule décrit la disposition dans l'espace de ses atomes constitutifs, sans tenir compte de différences que pourrait introduire une rotation autour d'une ou plusieurs liaisons simples. <=> Disposition relative des liaisons <=> Il faut rompre des liaisons pour passer de d'une à l'autre H 3C Cl CH3 C H rupture de liaison C H Br Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. H 3C Cl CH3 C C Br H H 7 Modèles moléculaires : exemple du butane Eclaté Squelette Compact Couleurs conventionnelles : C : noir H : blanc O : rouge N: bleu Cl : vert Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 8 2.1 - Stéréochimie de conformation 2.1.1 - Rotation autour d'une liaison ? : cas du butane Représentation de Cram : H H H 3C H H C2 C3 H H CH 3 CH3 Décalée ANTI C3 CH3 H Projection de Newman : En regardant le long de l'axe C2-C3, on projette sur un plan perpendiculaire à C 2-C3 Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. H H C2 H CH3 9 Rotation de 60 ° à chaque fois CH3 H3C C H H H3C C H CH3 C HH H CH3 H H H H H H C HH H3C HH CH3 CH3 C C H3 C H3C H + 60° Eclipsée syn H H3C H3CCH3 HH C C HH H CH3 Cl H H + 60° + 60° HH H Décalée gauche Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. H CH3 Eclipsée anti H H CH3 Décalée anti 10 H3CCH 3 ?rH° (kJ.mol-1) H H H H H3C H H H H 3C H H 3C H H CH3 H H 25,1 kJ.mol-1 Interaction gauche dans le butane 14,2 kJ.mol-1 3,3 kJ.mol-1 H3C H H 3C H H H H ? rG° = - 1,96 CH3 H3C H H CH3 H soit K = [ décalée anti ]eq H H H H kJ.mol-1 H3C H3 C = 1,9 [ décalée gauche ]eq H H H H CH3 À température ordinaire, à l'équilibre : 66 % d'anti et 34 % de gauche Document Médecine René Descartes - Toute utilisation nécessite l'autorisation des auteurs. 11 H CH3 HH H3C H3C plus stable que : CH3 H HH HH décalée gauche anti Remarque : Pour les hydrocarbures : H H H H