Chapitre 4L’isomérieChapitre 4L’isomérie

ISOMÈRES

Possèdent la même formule moléculaire.

Possèdent des formules semi-développées différentesOU

Possèdent des configurations différentes (représentations spatiales différentes).

Isomérie structurale Isomérie stérique

Isomérie de fonction

Isomérie de position

Isomérie CIS-TRANS

Énantiomérie - diastéréoisomérie

ISOMÉRIE STRUCTURALE (OU PLANE)

La formule semi-développée distingue les isomères.

Isomérie de fonctionLes isomères possèdent des groupes

caractéristiques différents.

CH3-CH2-OHAlcool

CH3-O-CH3Éther

Isomérie de positionLes isomères possèdent les mêmes groupes caractéristiques,

mais la structure carbonée est différente OU la position des groupes caractéristiques diffère.

CH3-CH2-CH2-OH CH3-CH2-CH2

| OH

EXEMPLE Isomère de position

1. Représenter la formule à chaîne droite la plus simple ou,selon le cas, le cycle le plus simple, sans ramification.

Butan-1-olCH3 CH2 CH2 CH2 OH

C4H10O

2. Dans le cas de la présence d’un groupe fonctionnel,modifier saposition pour rechercher les autres isomères correspondant à lastructure à chaîne droite ou au cycle originaux.

Butan-2-olCH3 CH2 CH CH3

OH

EXEMPLE (SUITE)

C4H10O

2-Méthylpropan-2-olCH3 C CH3

OH

CH3

3. Réduire la chaîne ou le cycle d’un atome de carbone et compléterla formule par l’addition de groupes alkyle pour trouver les autresisomères correspondant à cette chaîne ou à ce cycle.

4. Poursuivre la réduction de la chaîne ou du cycle jusqu’à l’obtentionde tous les isomères possibles.

2-Méthylpropan-1-olOHCH3 CH CH2

CH3

EXEMPLE (SUITE)

C4H10OTOUTES LES STRUCTURES SONT DIFFÉRENTES

SI LEURS NOMS SONT DIFFÉRENTS.

2-Méthylpropan-1-ol

OHCH3 CH CH2

CH3

2-Méthylpropan-2-ol

CH3 C CH3

OH

CH3

Butan-2-ol

CH3 CH2 CH CH3

OH

Butan-1-ol

CH3 CH2 CH2 CH2 OH

RECHERCHE DES ISOMÈRES DE POSITION

4.Poursuivre la réduction de la chaîne ou du cycle jusqu’à l’obtention de tous les isomères possibles.

1.Représenter la formule à chaîne droite la plus simple ou, selon le cas, le cycle le plus simple, sans ramification.

2.Dans le cas de la présence d’un groupe caractéristique, modifier sa position pour rechercher les autres isomères correspondant à la structure à chaîne droite ou au cycle originaux.

3.Réduire la chaîne ou le cycle d’un atome de carbone et compléter la formule par l’addition de groupes alkyle pour trouver les autres isomères correspondant à cette chaîne ou à ce cycle.

ISOMÉRIE STÉRIQUE

La représentation spatiales distingue les isomères

Les isomères possèdent des configurationsdifférentes par rapport à une liaison double carbone-carbone ou par rapport à un cycle.

C CCl

H Cl

H

C CH

Cl Cl

H

Les isomères possèdent des configurationsdifférentes par rapport à un ou plusieursatomes de carbone chiral (asymétrique).

CH3CCH2CH3

H OH

CH3CCH2CH3

OH H

Isomérie cis-trans

Énantiomérie - diastéréoisomérie

ISOMÈRES CIS-TRANS

Les atomes ou groupes d’atomes doivent être différents de partet d’autre d’un plan perpendiculaire

DISPOSITION PAR RAPPORT À LA LIAISON DOUBLE CARBONE-CARBONE D’UN ALCÈNE

H H \ / C = C / \H3C CH2-CH3

Atomes ougroupes différents

Atomes ougroupes différents

H

| CH3

H

| CH2-CH3

DISPOSITION PAR RAPPORT À UN CYCLE CARBONÉ

Atomes ougroupes différents

Atomes ougroupes différents

ISOMÈRES CIS-TRANS ou Z-E (Alcène)

3

HC C

H

CH2 – CHH3C H

HC C

CH2 – CH3

H3CIsomère

cisIsomèretrans

DISPOSITION PAR RAPPORT À LA LIAISONDOUBLE CARBONE-CARBONE D’UN ALCÈNE

Deux structures sont possibles.

2 groupes même côté 2 groupes côtés opposés

IsomèreZ

IsomèreE

ISOMÈRES CIS-TRANS ou Z-E (Cycle)DISPOSITION PAR RAPPORT À UN CYCLE

CARBONÉ

H

CH2 – CH3

H

CH3

H

CH3 H

CH2 – CH3

Deux structures sont possibles.

Isomèrecis

2 groupes même côté

IsomèreZ

Isomèretrans

2 groupes côtés opposés

IsomèreE

Tamoxifène

Substance utiliséepour traiter lecancer du seinIsomère trans

(biologiquement actif)

Isomère cis(biologiquement inactif)

C6H5

CH3CH2

C6H5

OCH2CH2N(CH 3)2

Symétrie et chiralité

Molécule symétrique

C HH

Cl

Br

Plan de symétrie

Molécule non symétrique

C OHH

CH2CH3

CH3

désignéemolécule chirale

(aucun plan de symétrie)

ÉNANTIOMÈRES

- Absence de symétrie (asymétrie) désignée chiralité

- Molécules non superposables comme des images miroirs

- Atome de carbone (centre chiral) porte quatre atomes ou groupes différents.

C OHH

CH2CH3

CH3

Ce carbone est un centre chiral ou un stéréocentre.

C HHO

CH2CH3

CH3

ÉNANTIOMÈRES(ou énantiomorphes

ou antipodes optiques)

Deux énantiomères en égales quantités forment un mélange racémique (ou racémate).

Exemple de configuration énantiomère

1.Déterminer l’ordre de priorité des groupes.

a

b

c

d CHCH2CH3

CH3OH

2. Orienter le groupe de plus basse priorité selon l’axe de sa liaison avec le carbone et l’observateur.

CH OH

CH2CH3

CH3

CHO CH3

CH2CH3

H

Exemple de configuration énantiomère (suite)

3. La configuration est R lorsque les autres groupes seprésentent dans le sens de la rotation des aiguillesd’une montre en suivant l’ordre de priorité a→b→c

Elle est S lorsque l’ordre est de sens inverse.

CHO CH3

CH2CH3

Ha

b

cC

H3C OH

CH2CH3

H a

b

c

(R) (S)

RÈGLES D’ATTRIBUTION DE LA CONFIGURATION 

D’UN ÉNANTIOMÈRE

1. Déterminer l’ordre de priorité des groupes.

2. Orienter le groupe de plus basse priorité selon l’axe de sa liaison avec le carbone chiral et l’observateur.

3. La configuration est R lorsque les autres groupes se présentent dans le sens de la rotation des aiguilles d’une montre en suivant l’ordre de priorité a→b→c.

La configuration est S lorsque l’ordre est de sens inverse

Plusieurs centres chiraux

La conformation éclipsée d’une structure à deux atomes de carbone (ou plus) chiraux permet faire ressortir différences spatiales.

CC

ClH

H Br

CH3

CH3

*

*

Nombre de stéréoisomères est égal à 2n n=#centre chiraux

CH3

CH3

Cl

Br

H

H

Exemple de représentation des isomères stériques

CH3

CH3

Br

Cl

H

H

1. Dessiner une première représentation spatiale (I)

I

2. On dessine image spéculaire du stéréoisomère I, son énantiomère (II)

II

CH3

CH3

H

H

Br

Cl

énantiomères

Exemple de représentation des isomères stériques

CH3

CH3

H

Cl

Br

H

3. On dessine le troisième stréréoisomère en modifiant un centre chiral I, un diastéréoisomère (III)

III

4.On dessine image spéculaire du stéréoisomère III, son énantiomère et le diastétéoisomère de I et II (IV)

IV

CH3

CH3

Br

H

H

Cl

énantiomères

Exemple de représentation des isomères stériques

(R)

(S)

II

CH3

CH3

H

H

Br

ClI

CH3

CH3

Br

Cl

H

H

CH3

CH3

H

Cl

Br

HIII

CH3

CH3

Br

H

H

ClIV

diastéréoisomères

énantiomères

énantiomères

(S)

(R)

(R)

(R)

(S)

(S)

Représentation des isomère stériques d’un arrangement spatial

1. Dessiner une première représentation spatiale (I)

2. On dessine image spéculaire du stéréoisomère I, son énantiomère (II)

4. On dessine image spéculaire du stéréoisomère III, son énantiomère et le diastétéoisomère de I et II (IV)

3. On dessine le troisième stréréoisomère en modifiant un centre chiral I, un diastéréoisomère (III)

Diastéréoisomères et forme méso

CH3

CH3

Cl

Cl

Br

Br

1,2-dibromo-1,2-dichloroéthane

CH3

CH3

Br

Br

Cl

Cl

Plan de symétrie

CH3

CH3

Cl

Cl

Br

Br

180º

I

II’

Forme méso

Optiquement inactive