Isomérie

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Dernière mise à jour : 2016-02-01

Des molécules sont dites isomères dès qu'elles possèdent la même formule brute mais des formules développées qui diffèrent. Il est aussi possible que ces molécules diffèrent par leurs propriétés physiques et chimiques.

1. Isomères de constitution et de position

1.1. Isomères de constitution

Exemple : aldéhyde et cétone tout deux de formule brute C3H6O

1.2 Isomère de position

2. Stéréoisomère

On utilise, pour distinguer ces isomères, les représentations de Cram et Fisher

2.1. Isomères de configuration

2.2.1. Diastéréoisomères

Ces molécules :

2.2.2. Isoméries Cis et Trans

Cis et Trans sont deux isoméries semblables à Z et E, mais il ne faut pas faire l'association d'idées cis = Z et trans = E !

Pour expliquer Cis et Trans, il faut remonter à la nomenclature CIP : Cahn - Inlog - Prelog. Ce sont trois scientifiques qui ont écrit une règle de priorité pour classer les substituants. On supposera dans le paragraphe qui suit que nous disposons d'une molécule type alcène avec double liaison.

  • Règle 1 : Le substituant prioritaire est celui dont l'atome directement lié (une liaison) au centre stéréogène possède le numéro atomique Z le plus grand.
  • Règle 1bis : Dans le cas d'isotopes : l'isotope de nombre de masse supérieur est prioritaire.
  • Règle 2 : Quand deux substituants sont liés au centre stéréogène par des atomes identiques, on compare entre eux les atomes situés à la proximité suivante (deux liaisons) et on applique la règle 1 à cette proximité. S'ils sont identiques, on poursuit la comparaison dans les proximités suivantes de la ramification prioritaire.
  • Règle 3 : Les liaisons multiples sont comptées comme autant de liaisons simples, et chaque atome engagé dans une liaison multiple est répété autant de fois qu'il est lié dans cette liaison. Cependant, on ne poursuivra l'arborescence qu'à partir d'un seul de ces atomes si il est nécessaire de regarder la proximité suivante.

Sous-règles :

  1. Un atome R est prioritaire par rapport à un atome S.
  2. Un groupe d'atomes R/R est prioritaire par rapport à un groupe d'atomes R/S.
  3. Un groupe Z est prioritaire par rapport à un E.
  4. (Règle 1bis) Dans le cas de deux isotopes, c'est le plus lourd qui est prioritaire. Exemple : le deutérium est prioritaire par rapport à l'hydrogène.

Source : Wikipédia

Pour déterminer l'isomérie cis/trans, on doit déterminer la priorité les substituants. Pour chaque carbone de la double liaison, on regarde à quel atome il est directement relié. Plus le Z (nombre de masse) de cet atome est grand, plus il est prioritaire.

Par exemple, supposons la molécule suivante :

CH3        CH2-NH3
   \\      /
    C == C
   /      \\
  H       CH2-CH3

Le C de gauche est immédiatement relié à un Hydrogène (poids 1) et à un carbone (poids 12). Pour le C de gauche, le substituant prioritaire est donc le CH3.

Pour le C de droite, il est relié immédiatement à deux carbones. En cas d'égalité (ici ce sont les deux mêmes atomes), on doit prendre la seconde connexion de chacun des deux pour voir laquelle est prépondérante. Le carbone du haut est relié à 2H (poids 1) et à 1 C (poids 12). Le carbone du bas est relié à 2H (poids 1) et à 1 N (poids 14). Le substituant du bas est donc prioritaire sur celui du haut.

En résumé, dans cette molécule, les substituants prioritaires sont de part et d'autre de la double liaison, donc l'isomérie est "trans".

Une molécule peut très bien être cis et Z ou cis et E, puisque Z et E se basent uniquement sur la nature des groupements et non leur priorité.

2.1.3. Enantiomères

Deux molécules énantiomères :

Il faut rappeler que dextrogyre / lévogyre est indépendant de R/S.

Dénomination thréo / érythro / meso
s'utilise pour des molécules ayant au moins deux carbones asymétriques :

3. Isomérie conformationnelle

3.1. En série aliphatique

Deux molécules identiques, ayant la même configuration peuvent avoir différentes représentations spatiales, ces représentations spatiales sont appelées des conformations.
Le passage d'une conformation à une autre se fait par rotation autour de la liaison C–C (alors que le passage d'une configuration à une autre nécessite la rupture d'une liaison).
La projection de Newman se prête à cette étude.

Lorsque les atomes sont les plus éloignés les uns des autres, c'est une conformation décalée la molécule est dans sont état énergétique le plus stable. on l'obtient pour des rotations de 60°, 180°, et 360°
Tandis que pour la conformation éclipsée là où la gêne stérique est la plus forte, la molécule est dans son état le moins favorable énergétiquement, on l'obtient pour des rotations de 0°, 120°, 240°.

Dans le cas ou la molécule contient d'autres substituants que de H il faut faire attention à la gêne stérique, au syn (substituant qui s'éclipse, la plus énergique de toutes) / anti (substituant a l'opposé l'un de l'autre, la plus stables de toutes)

3.2. En série cyclique

La molécule de cyclohexane n'est pas plane comme le benzène, mais elle possède une forme dans l'espace qui possède-elle même trois conformations possibles :

En cas de présence d'un ou plusieurs substituant(s), la conformation la plus stable sera celle qui possède le plus grand nombre de substituants en position équatoriale.


Commentaires

 

Dans l'exmple d'isomerie cis trans vous inversez le groupe CH2-NH3 que vous situez en bas et qui est en haut et le groupe CH2-CH3 que vous situez en haut et qui est en bas .
Voila en esperant avoir bien lut :)

Je vous remercie pour ces cours tres bien fait et unique en leur genre sur la toile

Anonyme  (le 2010-12-02 14:40:01)PermalienProfil auteur
 

Gokom, désolé de la réponse tardive en effet il y a eu cette inversion nous allons modifier cela.
Merci pour l'avertissement.

Loy0 =staff= cours-médecine.info

Loyo  (le 2010-12-28 20:15:32)PermalienProfil auteur
 

Gokom, désolé de la réponse tardive en effet il y a eu cette inversion nous allons modifier cela.
Merci pour l'avertissement.

Loy0 =staff= cours-médecine.info

Loyo  (le 2010-12-28 20:16:15)PermalienProfil auteur
 

Gokom, désolé de la réponse tardive en effet il y a eu cette inversion nous allons modifier cela.
Merci pour l'avertissement.

Loy0 =staff= cours-médecine.info

Loyo  (le 2010-12-28 20:16:41)PermalienProfil auteur
 

Juste un petit détail paragraphe 2.1.3 :
deux énantiomères dévient la polarité d'un rayon lumineux, non pas le rayon tout entier.

moonlalune  (le 2012-01-05 11:52:10)PermalienProfil auteur
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