Fiche de révision : Stéréochimie et représentations moléculaires

📋 Plan du Cours

1. Formules et représentations spatiales
2. Stéréoisomérie de configuration
3. Carbone asymétrique et chiralité
4. Priorités CIP et configurations R S
5. Énantiomères et diastéréoisomères
6. Isomérie géométrique Z et E
7. Propriétés des stéréoisomères

📖 1. Formules et représentations spatiales

🔑 Notions clés & Définitions

• Formule semi-développée : Une représentation qui omet les liaisons avec les atomes d’hydrogène, tout en représentant les autres liaisons.
• Formule topologique : Une représentation de la chaîne carbonée par une ligne brisée qui n’écrit explicitement que les atomes autres que C et les hydrogènes qui leur sont associés.

★ À maîtriser

📌 La formule brute indique la nature et le nombre des atomes d’un édifice, tandis que la formule développée montre toutes les liaisons de valence entre ces atomes.

• En représentation de Cram, les liaisons dans le plan de la feuille sont des traits, celles en avant du plan sont des triangles pleins et celles en arrière du plan sont des triangles hachurés.

Compléments

📌 Des molécules de même formule brute mais de structures différentes sont des isomères, qui peuvent être des isomères de constitution ou des stéréoisomères.

💡 Astuce mémo

La formule brute compte les atomes ; la formule développée montre leurs liaisons.

📖 2. Stéréoisomérie de configuration

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéréoisomères : Deux stéréoisomères ont la même formule plane, mais diffèrent par la disposition de leurs atomes dans l’espace et ne sont pas superposables, même après rotation.

📝 Points essentiels

📌 Passer d’un stéréoisomère à un autre nécessite de casser des liaisons et d’en reformer de nouvelles.

📖 3. Carbone asymétrique et chiralité

🔑 Notions clés & Définitions

• Carbone asymétrique : Un carbone tétraédrique lié à quatre atomes ou groupes d’atomes tous différents.
• Chiralité : Une molécule est chirale si elle n’est pas superposable à son image dans un miroir plan ; dans le cas contraire, elle est achirale.

★ À maîtriser

📌 Une molécule possédant un unique carbone asymétrique est obligatoirement chirale et existe sous deux configurations énantiomères.

Compléments

• 🔄 La recherche d’un carbone asymétrique consiste à : écarter les carbones engagés dans des liaisons multiples, examiner les groupes liés à chaque autre carbone, vérifier que les quatre groupes sont tous différents

• Une molécule comportant plusieurs carbones asymétriques n’est pas nécessairement chirale : un axe, un plan ou un centre de symétrie peut la rendre superposable à son image miroir.

💡 Astuce mémo

Carbone asymétrique : quatre groupes différents ; chiralité : non-superposition à l’image miroir.

📖 4. Priorités CIP et configurations R S

★ À maîtriser

📌 Les règles CIP classent les quatre groupes liés à un carbone asymétrique par numéro atomique décroissant des atomes directement liés ; en cas d’égalité, on compare les atomes suivants jusqu’à la première différence.

• Pour déterminer la configuration R ou S, on classe les substituants selon les règles CIP, on place le groupe de priorité 4 à l’arrière, puis on observe le sens 1 → 2 → 3 : horaire donne R et antihoraire donne S.

Compléments

📌 Selon les règles CIP, une liaison double équivaut à deux liaisons simples et une liaison triple à trois liaisons simples pour comparer les substituants.

💡 Astuce mémo

Priorités CIP → dernier groupe à l’arrière → sens 1-2-3 : R ou S.

📖 5. Énantiomères et diastéréoisomères

🔑 Notions clés & Définitions

• Énantiomères : Images l’une de l’autre dans un miroir et non superposables.
• Diastéréoisomères : Stéréoisomères qui ne sont pas des énantiomères : ils ont le même enchaînement d’atomes, ne sont pas superposables et ne sont pas images l’un de l’autre dans un miroir.

★ À maîtriser

📌 Pour deux molécules ayant deux carbones asymétriques, l’inversion des configurations des deux carbones indique une énantiomérie, l’inversion d’un seul indique une diastéréoisomérie et l’absence de changement indique des molécules identiques ou conformères.

Compléments

• Une molécule comportant deux carbones asymétriques peut donner quatre stéréoisomères de configuration.

💡 Astuce mémo

Énantiomères : images miroir ; diastéréoisomères : pas des images miroir.

📖 6. Isomérie géométrique Z et E

★ À maîtriser

📌 L’isomérie Z/E s’applique aux molécules comportant une double liaison C=C, après classement CIP des deux substituants de chaque carbone de la double liaison.

📌 Dans une double liaison C=C, les deux substituants prioritaires du même côté définissent l’isomère Z, tandis que ceux placés de part et d’autre définissent l’isomère E.

Compléments

• La double liaison C=C ne permet pas de libre rotation à température ordinaire, ce qui rend possibles deux arrangements géométriques.

• Les isomères Z et E ne sont ni images l’un de l’autre dans un miroir ni superposables ; ils sont donc diastéréoisomères.

💡 Astuce mémo

Z : groupes prioritaires ensemble ; E : groupes prioritaires opposés.

📖 7. Propriétés des stéréoisomères

★ À maîtriser

📌 Les énantiomères ont des propriétés physiques et chimiques similaires, à l’exception du signe du pouvoir rotatoire, mais des propriétés biologiques différentes.

• Les diastéréoisomères ont des propriétés physiques et chimiques différentes, notamment le point de fusion, la solubilité, le pKa et la densité.

Compléments

• Les processus biologiques, notamment la catalyse enzymatique et la reconnaissance entre récepteur et hormone ou neurotransmetteur, discriminent les stéréoisomères et peuvent induire des réponses physiologiques différentes.

💡 Astuce mémo

Énantiomères : propriétés physiques similaires ; diastéréoisomères : propriétés physiques différentes.