Isomérie et Stéréoisomérie

Formule Brute

Isomères de constitution

Stéréoisomères

Chaine

position

Fonction

Isomères de conformation

Isomères de configuration

Isomères Géométriques

Isomères optiques

Isomérie de chaîne : Les isomères de chaîne ont des squelettes carbonés différents.

Isomérie de fonction : Les isomères diffèrent par la fonction chimique

Isomérie de position : Les isomères diffèrent par la position de la fonction chimique

Isomérie de constitution

Formule brute

C₄H₁₀

Formule brute

C₃H₆O

Formule brute

C₃H₈O

Stéréoisomérie

Représentation des composés organiques

Représentation projective ou de cram (tridimensionnelle)

Représentation de Newmann

Représentation de Fischer

Stéréoisomérie

Représentation de Newmann selon un axe

Stéréoisomérie

Représentation de Fischer

Chaine principale dans le plan du même coté

Observateur regarde la molécule du coté opposé du plan de la chaine principale

Stéréoisomérie

Isomérie de conformation

Isomères de conformations : deux isomères qui ne diffèrent que par une simple rotation autour d’une liaison σ

Conformères ou rotamères

Stéréoisomérie

Isomérie de conformation

Exemple de deux conformères

Représentations de Cram

Stéréoisomérie

Isomérie de configuration

Chiralité : c’est la non superposition d’un objet et de son image par rapport à un miroir plan. Une molécule est dite chirale si elle n’est pas superposable à son image/à un miroir plan.

En chimie organique, si un stéréoisomère possède un plan, un axe ou un centre de symétrie, alors il est achirale.

Stéréoisomères configurationnels : les isomères dont le passage de l’un à l’autre,

nécessite la rupture d’une liaison σ ou π.

Stéréoisomérie

Isomérie optiques

Enantiomères: deux isomères qui sont images / à un miroir et ne sont pas

Superposable (isomères optiques ou inverses optiques).

​

Propriétés physiques et chimiques identiques mais des activités inverses sur la lumière polarisée (pouvoir rotatoire opposés)

pouvoir rotatoire positif

pouvoir rotatoire négatif

Mélange racémique est un mélange équimolaire (concentrations égales) des deux énantiomères

Mélange racémique est optiquement inactif (pouvoir rotatoire nul)

Diastéréiosomères : deux stéréoisomères qui ne sont pas énantiomères.

Stéréoisomérie

Isomérie optiques: Pouvoir Rotatoire

Mesuré à l’aide du polarimètre

α ou [α] > 0 : l’énantiomère est dextrogyre ou (d) ou (+)

α ou [α] < 0 : l’énantiomère est lévogyre ou (l) ou (-)

Unité du pouvoir rotatoire en °⋅ml⋅g⁻¹⋅dm⁻¹

Stéréoisomère est optiquement active lorsqu’elle possède un pouvoir rotatoire [𝛼] # 0

Stéréoisomère est optiquement inactive lorsqu’elle possède un pouvoir rotatoire [𝛼] = 0

Les pouvoirs rotatoires sont additifs

ℓ = 1 dm

c = concentration en g/ml

Stéréoisomérie

Isomérie optiques : Configuration Absolue

Configuration d’une molécule : La disposition réelle des atomes (ou groupement

d’atomes) dans l’espace

1°) On classe les 4 substituants du C* par ordre de priorité décroissant selon les règles

de Cahn, Ingold et Prélog (CIP)

​

2°) On regarde le C* selon l’axe opposé au substituant classé 4^ième.

Le carbone C* étant au premier plan et le 4^ième subst étant dirigé vers l’arrière.

​

3°) Si pour passer du 1^èr substituant au 2^ième substituant puis au 3^ième, on tourne dans

le sens des aiguilles d’une montre, on a la configuration R (Rectus : droite).

Si on tourne dans le sens inverse c’est S (Sinister : gauche).

​

Cette détermination de la configuration se fait selon la procédure suivante :

Permet de distinguer entre deux stéréoisomères (énantiomères ou diastéréoisomères)

d’un composé chiral.

Stéréoisomérie

Isomérie optiques : Configuration Absolue

Règle I: La séquence de priorité se fond sur le numéro atomique Z du premier

atome rencontré sur le substituant envisagé . L’atome de numéro atomique

supérieur est alors prioritaire par rapport à celui de numéro atomique inférieur.

I > Br > Cl > S > F > O > N > C > H

Z : 53, 35, 17, 16, 9, 8, 7, 6, 1

Règle II: Quand les atomes directement liés au carbone asymétrique sont identiques,

on compare les atomes situés au degré d’éloignement immédiatement supérieur

et on applique la règle I.

Règle III : Les liaisons multiples sont considérées

comme autant de liaisons simples

Stéréoisomérie

Exemple 1

Exemple 2

Stéréoisomérie

Exemple 3

Stéréoisomérie

H classer 4^ème en avant du plan

On lit S

Exemple 3

Stéréoisomérie

H classer 4^ème en arrière du plan

4

H classer 4^ème dans le plan

Configuration S

Configuration S

Exemple 3

Stéréoisomérie

H classer 4^ème sur horizontale

On lit S

CH₃ classer 4^ème sur Verticale

Stéréoisomérie

E : Enantiomères

D : Diastéréoisomères

Nombres de stéréoisomères

Stéréoisomérie

Nombres de stéréoisomères

Stéréoisomérie

3^ème Cas : Molécules avec deux C* présentant un plan de symétrie

2 C*

​

​

2² = 4 stéréoisoméres

Cas de butane-2,3-diol

2 C*

​

​

2² = 4 stéréoisoméres

3 stéréoisoméres

Symétire

Stéréoisomérie

Nombres de stéréoisomères

Stéréoisomérie

Erythro

Thréo

Stéréoisomérie

Méso

Stéréoisomérie

Configuration relative

Erythro

Thréo

Méso

Stéréoisomérie

Configurations relatives D et L

Cas des oses (sucres)

Cas des acides aminés

Remarque : D et L n’ont aucun rapport avec (d : dextrogyre) et (l : lévogyre).

Stéréoisomérie

Les acides aminés naturels se

retrouvent sous forme d’un seule

énantiomère appartenant

à la série L (sauf la glycine)

Stéréoisomérie

Isomérie géométrique

Alcène avec A # B et C # D

Isomérie

Z et E

Isomérie

Cis et Trans

Stéréoisomérie

Isomérie géométrique

Isomérie cis et trans

Isomérie Z et E

Classement de (A , B) et (C, D) selon le numéro atomique Z

Stéréoisomérie

Cas des cycloalcanes

Exemple 2 : 1-éthyl-2-méthylcyclopropane

​

Exemple 3 : 2,3-diméthylcyclobutane

​

Stéréoisomérie

Cas du cyclohexane

Position 1-3 : axiale-axiale (a,a) : Cis

équatoriale-équatoriale (e,e) : Cis

axiale- équatoriale (a,e) : Trans

équatoriale-axiale (e,a) : Trans

Position 1-2 ou 1-4: axiale-axiale (a,a) : Trans

équatoriale-équatoriale (e,e) : Trans

axiale- équatoriale (a,e) : Cis

équatoriale-axiale (e,a) : Cis

2

1

3

4

5

6