Fiche de révision : Isomérie et stéréochimie

Plan du Cours

  1. Isomérie plane et constitutionnelle
  2. Chiralité et configuration
  3. Énantiomères et propriétés optiques
  4. Priorités CIP et configurations R S
  5. Stéréoisomères multiples et composés méso
  6. Stéréoisomérie de configuration
  7. Diastéréoisomérie Z/E
  8. Diastéréoisomérie cis/trans
  9. Conformations des molécules acycliques
  10. Conformations des molécules cycliques

1. Isomérie plane et constitutionnelle

Notions clés & Définitions

  • Isomères : Composés ayant la même formule brute mais différant par leur formule développée ou par leur représentation dans l’espace.

Points essentiels

📌 L’isomérie de chaîne modifie les ramifications de la chaîne principale, tandis que l’isomérie de position déplace une ramification, une fonction ou une insaturation sans changer la nature de la fonction.

📌 L’isomérie de fonctions modifie la fonction principale ou secondaire, par exemple entre un aldéhyde et une cétone ou entre un alcool et un phénol.

2. Chiralité et configuration

Notions clés & Définitions

  • Stéréoisomères : Composés ayant la même formule semi-développée mais des structures spatiales différentes.
  • Chiralité : Molécule non superposable à son image dans un miroir plan.

Points essentiels

📌 Deux stéréoisomères sont de configuration lorsqu’il faut rompre une ou plusieurs liaisons pour passer de l’un à l’autre, notamment en raison d’une double liaison empêchant la rotation.

📌 La présence d’un seul C* suffit à rendre une molécule chirale, mais la présence de plusieurs C* ne garantit pas la chiralité.

Astuce mémo

Un C* peut rendre chiral, mais un plan de symétrie peut rendre achiral

3. Énantiomères et propriétés optiques

Notions clés & Définitions

  • Énantiomères : Molécules images l’une de l’autre dans un miroir plan mais non superposables.
  • Diastéréoisomères : Stéréoisomères qui ne sont pas des énantiomères.

Points essentiels

📌 Deux diastéréoisomères ont des propriétés physiques différentes, notamment leurs températures de changement d’état et leur densité, et sont donc facilement séparables.

📌 Deux énantiomères ont les mêmes propriétés physiques, à l’exception de leur pouvoir rotatoire, car ils interagissent différemment avec une onde plane polarisée rectilignement.

Astuce mémo

Même miroir, propriétés presque identiques ; diastéréoisomères, propriétés différentes

4. Priorités CIP et configurations R S

Points essentiels

  • Pour attribuer une configuration R ou S, on classe les quatre substituants du C* par priorité décroissante selon les règles CIP, puis on observe le centre avec le substituant de priorité 4 dirigé vers l’arrière et on suit l’ordre 1-2-3.

  • La priorité CIP des atomes directement liés au C* est déterminée par leur numéro atomique décroissant.

  • Lorsque deux substituants sont liés au C* par des atomes identiques, on compare les atomes du deuxième ordre jusqu’au premier point de différence ; le substituant ayant l’atome de numéro atomique le plus élevé, ou le plus grand nombre de ces atomes, est prioritaire.

  • Avec le substituant de priorité 4 dirigé vers l’arrière, un parcours 1-2-3 dans le sens horaire donne R et un parcours antihoraire donne S.

5. Stéréoisomères multiples et composés méso

Notions clés & Définitions

  • Composé méso : Un composé méso possède plusieurs carbones asymétriques, mais un élément de symétrie le rend achiral et il correspond à une molécule unique.
  • Épimères : Deux diastéréoisomères qui ne diffèrent que par la configuration d’un seul carbone asymétrique.

Points essentiels

  • Pour une molécule comportant n carbones asymétriques, le nombre maximal de stéréoisomères est 2^n, sauf si des éléments de symétrie réduisent ce nombre.

📌 En projection de Fischer, la nomenclature D/L dépend de la position du substituant porté par le carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction la plus oxydée.

6. Stéréoisomérie de configuration

Notions clés & Définitions

  • Stéréoisomères de configuration : Des stéréoisomères de configuration ont la même formule semi-développée et des structures spatiales différentes, et il faut rompre une ou plusieurs liaisons pour passer de l’un à l’autre.

Astuce mémo

Configuration : casser des liaisons ; conformation : tourner autour d’une liaison C–C.

7. Diastéréoisomérie Z/E

Points essentiels

  • Pour déterminer Z ou E, on classe d’abord par priorité décroissante les deux groupes attachés à chacun des carbones de la double liaison selon les règles de Cahn-Ingold-Prelog, puis on compare les deux groupes prioritaires.

📌 Une double liaison est de configuration Z lorsque ses deux groupes prioritaires sont du même côté, et de configuration E lorsqu’ils sont de part et d’autre.

8. Diastéréoisomérie cis/trans

Notions clés & Définitions

  • Diastéréoisomérie cis/trans : La disposition relative de substituants portés par un cycle ou de substituants situés aux jonctions de composés polycycliques.

9. Conformations des molécules acycliques

Notions clés & Définitions

  • Conformères : Des structures spatiales accessibles par rotation autour de liaisons, sans rupture de liaison.

Points essentiels

📌 Dans l’éthane, la forme décalée est plus stable que la forme éclipsée.

📌 Dans le butane, la conformation décalée anti est la plus stable, tandis que la conformation éclipsée est la moins stable.

Astuce mémo

Sur le diagramme de l’éthane, les minima décalés alternent avec les maxima éclipsés.

10. Conformations des molécules cycliques

Points essentiels

  • Lors de l’inversion de chaise, chaque substituant qui était en position équatoriale passe en position axiale, et chaque substituant axial passe en position équatoriale.

📌 La conformation la plus stable d’un cyclohexane monosubstitué est la chaise où le substituant est en position équatoriale.

📌 Pour un cyclohexane portant plusieurs substituants, la chaise la plus stable place en position équatoriale le maximum de substituants, ou les substituants les plus volumineux.

Astuce mémo

Chaise : substituant équatorial ; inversion : équatorial et axial échangent.

Teste tes connaissances

Teste tes connaissances sur Isomérie et stéréochimie avec 9 questions à choix multiples et corrections détaillées.

1. Concernant l’isomérie plane et constitutionnelle :

2. Lors de l’examen de deux molécules, l’une possède un seul carbone asymétrique et l’autre plusieurs. Concernant leur chiralité, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Faire le QCM →

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les concepts clés de Isomérie et stéréochimie avec 10 flashcards interactives.

Qu’est-ce qui caractérise deux composés isomères ?

Ils ont la même formule brute, mais diffèrent par leur formule développée ou leur représentation spatiale.

Qu’est-ce qui distingue l’isomérie de chaîne de l’isomérie de position ?

La première modifie les ramifications de la chaîne principale ; la seconde déplace une ramification, une fonction ou une insaturation sans changer la nature de la fonction.

Quelle différence spatiale caractérise les stéréoisomères ?

Ils ont des structures spatiales différentes malgré une même formule semi-développée.

Voir les flashcards →

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