Fiche de révision : Nomenclature et stéréoisomérie organique

📋 Plan du Cours

1. Nomenclature des molécules organiques
2. Isomérie de constitution
3. Tautomérie et formes en équilibre
4. Stéréoisomérie et représentations spatiales
5. Conformations et stabilité
6. Chiralité et énantiomérie
7. Activité optique et mélange racémique
8. Configuration absolue selon les règles CIP

📖 1. Nomenclature des molécules organiques

★ À maîtriser

• Pour nommer une molécule, on détermine la fonction principale et son suffixe, choisit la plus longue chaîne contenant cette fonction, numérote les insaturations, puis nomme les substituants par ordre alphabétique.

Compléments

• Dans un amide, la fonction est en bout de chaîne et son carbone est numéroté C1 ; les substituants portés par l’azote sont indiqués par le préfixe N-.

• Un groupement phényl cyclique est traité comme un substituant et ne s’ajoute pas à la longueur de la chaîne carbonée principale.

• Dans une cétone cyclique, le carbone portant la fonction cétone peut être numéroté en position 1.

• Le nom 3-oxopropan-2-amine est incorrect, car le carbonyle est un aldéhyde et il est prioritaire sur l’amine ; le nom attendu est 2-aminopropanal.

📌 Dans une cétone cyclique, un substituant ne peut pas être placé en C1 lorsque le carbone de la fonction cétone y possède déjà quatre liaisons.

💡 Astuce mémo

Fonction principale → chaîne → insaturations → substituants

📖 2. Isomérie de constitution

🔑 Notions clés & Définitions

• Isomères : Deux molécules ont la même formule brute et le même nombre d’insaturations, mais diffèrent par leur structure ou leur arrangement spatial.
• Isomérie de fonction : Désigne des molécules de même formule brute qui possèdent des fonctions chimiques différentes.

★ À maîtriser

📌 L’isomérie de chaîne correspond à un squelette carboné différent, tandis que l’isomérie de position correspond à une insaturation ou une fonction située à un endroit différent de la chaîne.

Compléments

• Deux isomères de constitution ont des propriétés physico-chimiques différentes et ne peuvent être interconvertis sans casser une ou plusieurs liaisons.

• Deux structures qui ne diffèrent que par le retournement de leur représentation peuvent correspondre à la même molécule et ne sont donc pas nécessairement des isomères de position.

💡 Astuce mémo

Même formule brute, mais chaîne, position ou fonction différente

📖 3. Tautomérie et formes en équilibre

🔑 Notions clés & Définitions

• Tautomérie : Équilibre chimique entre deux formes où un atome ou un groupe d’atomes migre entre deux atomes par déplacement d’une double liaison.

📝 Points essentiels

• Les formes tautomères ne peuvent pas être isolées l’une de l’autre, car elles sont en équilibre chimique.

• Les formes de tautomérie citées sont :

  • céto-énol
  • imine-énamine
  • lactame-lactime

• La tautomérie lactame-lactime a une incidence sur la forme des bases azotées de l’ADN.

💡 Astuce mémo

Une double liaison migre tandis qu’un atome ou un groupe change de place

📖 4. Stéréoisomérie et représentations spatiales

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéréoisomères : Ont la même formule brute et le même enchaînement d’atomes, mais un arrangement spatial différent.
• Projection de Newman : Représente une molécule dans un plan perpendiculaire à l’axe d’une liaison, le plus souvent une liaison carbone-carbone.

★ À maîtriser

📌 Les conformères s’interconvertissent par rotation autour de liaisons simples sans rupture de liaison, tandis que les stéréoisomères de configuration nécessitent la rupture d’une liaison pour passer de l’un à l’autre.

Compléments

• La représentation de Cram montre les liaisons dans le plan par des traits pleins, celles dirigées vers l’avant par un triangle plein et celles dirigées vers l’arrière par un triangle hachuré.

💡 Astuce mémo

Conformation : rotation sans rupture ; configuration : rupture nécessaire

📖 5. Conformations et stabilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Conformères : Différentes représentations spatiales d’une même configuration moléculaire, obtenues par rotation autour d’une liaison simple centrale σ, et ne sont pas isolés les uns des autres.

📝 Points essentiels

📌 La conformation éclipsée est la plus énergétique et la moins stable, tandis que la conformation décalée est de plus basse énergie et la plus stable.

💡 Astuce mémo

Éclipsée : énergie maximale ; décalée : énergie minimale

📖 6. Chiralité et énantiomérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énantiomères : Stéréoisomères images l’un de l’autre dans un miroir et non superposables.
• Chiralité : Propriété d’une molécule dont l’image dans un miroir n’est pas superposable à elle-même ; une molécule chirale ne possède pas d’axe ni de centre de symétrie.

📝 Points essentiels

• Deux énantiomères ont les mêmes propriétés physico-chimiques, notamment le même point de fusion.

• Les deux énantiomères de la thalidomide ont des effets différents : la forme R est anti-nauséeuse et la forme S est tératogène.

• Les récepteurs de l’organisme peuvent différencier les énantiomères parce que leurs protéines sont constituées notamment d’acides aminés, qui sont souvent chiraux.

💡 Astuce mémo

Image miroir non superposable : énantiomères chiraux

📖 7. Activité optique et mélange racémique

🔑 Notions clés & Définitions

• Mélange racémique : Contient les deux énantiomères d’une molécule en quantités équivalentes.

★ À maîtriser

📌 Une substance dextrogyre a un angle de rotation optique α supérieur à zéro et tourne la lumière polarisée vers la droite, tandis qu’une substance lévogyre a un angle α inférieur à zéro et la tourne vers la gauche.

Compléments

• Un mélange racémique possède un pouvoir rotatoire nul, car ses deux énantiomères sont présents en quantités équivalentes.

• Deux énantiomères ont des activités optiques de valeurs opposées pour leur angle de rotation α.

📖 8. Configuration absolue selon les règles CIP

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Carbone hybridé sp3 portant quatre groupes de substitution différents.

★ À maîtriser

• Pour déterminer la configuration absolue selon les règles CIP, on classe les substituants par priorité, on place le substituant le moins prioritaire en arrière, puis on lit le sens de rotation des priorités 1, 2 et 3.

📌 Lorsque le substituant de priorité 4 est en arrière, un sens horaire des priorités 1, 2 et 3 correspond à R et un sens antihoraire correspond à S.

Compléments

• Une molécule comportant un seul carbone asymétrique est forcément chirale, tandis qu’une molécule comportant deux carbones asymétriques ne l’est pas nécessairement.

• Pour les premiers atomes directement liés au C*, l’ordre de priorité indiqué est I > Br > Cl > F > O > N > C > H.

📌 Si le substituant de priorité 4 est en avant, le résultat lu est inversé : R devient S et S devient R.

• Pour départager deux substituants dont les premiers atomes sont identiques, on compare leurs atomes liés au rang suivant ; une liaison multiple est traitée comme plusieurs liaisons simples.

💡 Astuce mémo

Priorités → substituant 4 en arrière → sens horaire R, antihoraire S

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des catégories d’isomérie

Configurations des conformations