Fiche de révision : Structure spatiale des espèces chimiques

📋 Plan du Cours

1. Chiralité et énantiomérie
2. Règles CIP de priorité
3. Configurations absolues R et S
4. Stéréoisomères à deux centres

📖 1. Chiralité et énantiomérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Chiralité : Propriété d’un objet qui n’est pas superposable à son image dans un miroir plan.
• Énantiomérie : Relation existant entre un objet chiral et son image dans un miroir plan.
• Carbone asymétrique : Atome de carbone lié à quatre substituants différents.

★ À maîtriser

• Une molécule est chirale si elle possède au moins un atome de carbone asymétrique et ne présente ni axe, ni plan, ni centre de symétrie.

Compléments

📌 Les deux molécules images l’une de l’autre dans un miroir plan sont des stéréoisomères de configuration appelés énantiomères.

💡 Astuce mémo

Chiral = non-superposable à son image miroir ; achiral = superposable.

📖 2. Règles CIP de priorité

★ À maîtriser

📌 Selon la première règle CIP, un atome de numéro atomique plus élevé a priorité sur un atome de numéro atomique plus faible, selon l’ordre −Br > −Cl > −OH > −NH2 > −CH3 > H, correspondant aux numéros atomiques 35, 17, 8, 7, 6 et 1.

• En cas d’égalité entre les atomes du premier rang, les règles CIP sont appliquées successivement aux atomes liés du deuxième rang, puis aux rangs suivants, jusqu’à atteindre une différence.

Compléments

📌 Selon la troisième règle CIP, une liaison multiple équivaut à plusieurs liaisons simples entre les deux atomes concernés.

• Dans l’exemple de la règle CIP appliquée aux substituants −CH2Cl, −C(CH3)3 et −CH2−CH3, l’ordre de priorité est −CH2Cl > −C(CH3)3 > −CH2−CH3.

💡 Astuce mémo

CIP : numéro atomique, rang suivant, liaisons multiples.

📖 3. Configurations absolues R et S

📝 Points essentiels

📌 Une configuration R correspond à un défilement des substituants 1-2-3 dans le sens des aiguilles d’une montre, tandis qu’une configuration S correspond au sens inverse.

📌 Si l’atome d’hydrogène est dirigé vers l’avant du plan, la configuration trouvée doit être inversée : une configuration apparente R devient S et une configuration apparente S devient R.

• Pour déterminer la configuration absolue, on classe les substituants du carbone asymétrique par ordre de priorité 1 > 2 > 3 > 4, puis on regarde dans l’axe allant du carbone asymétrique vers le substituant 4 avant d’observer le sens 1-2-3.

💡 Astuce mémo

R tourne à droite ; S tourne à gauche, sauf inversion si H est vers l’avant.

📖 4. Stéréoisomères à deux centres

📝 Points essentiels

📌 Les énantiomères sont des isomères images l’un de l’autre par un miroir plan, tandis que les diastéréoisomères ne sont pas images l’un de l’autre par un miroir plan.

• Une molécule possédant deux atomes de carbone asymétriques côte à côte peut être représentée de quatre façons différentes, correspondant à quatre isomères.

• Les énantiomères ont les mêmes propriétés physiques et chimiques, et seul le signe du pouvoir rotatoire les distingue.

• Les diastéréoisomères présentent nécessairement des distances différentes entre certains atomes non liés ou des valeurs d’angles différentes, ce qui leur confère des propriétés physiques et chimiques différentes, notamment le point de fusion, la solubilité, le pKa et la densité.

💡 Astuce mémo

Énantiomères = images miroir ; diastéréoisomères = pas images miroir.

📊 Tableaux de synthèse

Énantiomères et diastéréoisomères