STEREOCHIMIE DES
MOLECULES
65
1
4
2
3
7
8
CH318
9
10
11
12
13
14
15
15'
14'
13'
CH320'
12'
11'
10'
9'
CH319'
8'
7'
CH317
CH316
CH319
CH320
1'6'
2'
3'5'
4'CH318'
CH316'
CH317'
Stéréoisomérie de conformation
• Les conformations d’une molécule sont les différents arrangements de ses atomes qui peuvent être obtenus sans rupture de liaisons.
• On les obtient par rotation autour d’une liaison simple carbone-carbone.
• L’ADN, macromolécule support de l’hérédité, existe sous différentes conformations.
Stéréoisomérie de conformation
Pour une molécule donnée, la conformation la plus stable est celle d’énergie minimale : Les groupes ou atomes portés par les atomes de carbone de la liaison autour de laquelle se fait la rotation sont alors le plus éloignés possible :
Cas du butane :
Définition adaptée du site Wikipédia
La chiralité (du grec ch[e]ir : main) est une importante propriété d’asymétrie dans
diverses branches de la science.
Un objet ou un système est appelé chiral s’il constitue l’image dans un miroir plan
d’un autre objet ou système avec lequel il ne se confond pas.
Les objets suivants sont-ils chiraux ou achiraux ?
Une boule de cristal
ACHIRAL
Une règle graduée
CHIRAL
Des briques de construction
ACHIRAL
Le soulier de Cendrillon…
CHIRAL
Un avion sans nom de compagnie sur la carlingue
ACHIRAL
A la cuisine…
CHIRAL
ACHIRAL
CHIRAL
CHIRAL
Le réfrigérateur est non superposable à son image dans un miroir plan OBJET CHIRAL
Miroir plan
Il en est de même pour cette horloge…
Miroir plan
Stéréoisomères de configuration : les énantiomères
• On appelle stéréoisomères des molécules qui ont la même formule semi-développée mais des arrangements d’atomes différents dans l’’espace.
• Deux énantiomères sont des molécules images l’une de l’autre dans un miroir plan, mais non superposables, même après rotation autour de liaison simple.
Enantiomères et propriétés physiques
Les propriétés physiques des composés chiraux sont identiques à l'exception de la capacité qu'ils ont de faire tourner le plan de polarisation d'une lumière incidente polarisée. Un des énantiomères fait tourner ce plan de polarisation dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre, l'autre dans le sens inverse.
Mélange racémique
C’est un mélange équimolaire d’un couple d’énantiomères
Il est donc optiquement inactif
Miroir plan
Ces deux molécules sont l’image l’une de l’autre dans un miroir plan. Elles ne sont pas
en revanche superposables.
Les liaisons et les atomes sont dans
le plan de la « feuille ».
COOHH
CH 3
O H
C COOHH
CH 3
O H
C COOHH
CH 3
O H
C
Les liaisons et les atomes arrivés
sont en arrière du plan de la « feuille ».
Les liaisons et les atomes arrivés
sont en avant du plan de la « feuille ».
Représentation de Cram
COOHH
CH 3
O H
C
Définition : Un atome de carbone est dit asymétrique s’il est lié à quatre atomes ou groupes d’atomes strictement différents. Un carbone asymétrique est repéré par un astérisque. Une molécule possédant un atome de carbone asymétrique est chirale.
Acide tartrique et Pasteur
**
Présence de 2 carbones asymétriquesPossibilité de chiralité
Un exemple d’un acide aminé : la leucine
fonction amine
fonction acidecarboxylique
Un cas particulier : la glycine
• Comme le radical R de la glycine correspond à un hydrogène, le C situé en n’est pas un carbone asymétrique. La glycine n’existe pas sous la forme de deux énantiomères.
Les deux énantiomères de l’alanine
Miroir plan
Formation d’un dipeptide
• La liaison entre deux acides aminés se nomme liaison peptidique.
• Chimiquement parlant, il s’agit d’une fonction amide qui se forme lors de la
réaction entre la fonction acide carboxylique de l’AA1 et la fonction amine
de l’AA2.
**
Enantiomères et propriétés biologiques
Deux énantiomères ont des propriétés physiques et chimiques identiques tant que le réactif ou le phénomène mise en jeu et non chiral.La plupart des processus du vivant mettent en jeu des phénomènes chiraux : un récepteur biologique ne reconnaitra qu’une forme énantiomère d’une molécule chirale et pas l’autre : deux énantiomères ont des propriétés biologiques différentes.
http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_biochemistry-chirality.htm
Forme énantiopure
Les deux énantiomères sont séparés et on isole
l’un d’entre eux afin d’obtenir une forme
énantiopure
Application industrielle de la chiralité dans le domaine chimique
Les deux formes énantiomères de la « tristement célèbre » thalidomide
Quelques propriétés biologiquesdes formes énantiomères
• Morphine : propriété analgésique
• Ibuprofène : propriété anti-inflammatoire
Seul l’énantiomère du bas possède une activité pharmacologique
*
*
Limonène : Propriétés odorantes
Selon que l’on considère l ’énantiomère S ou R, le limonène a soit une odeur de
citron soit une odeur d’orange.
Les récepteurs olfactifs de l’être humain sont donc sensibles comme d’autres capteurs à la chiralité des molécules.
Pour la culture générale…
Stéréoisomères : les diastéréoisomères
On appelle diastéréoisomères des molécules de même formule semi-développées, non superposables et qui ne sont pas images l’une de l’autre dans un miroir :
Stéréoisomères : les diastéréoisomères
Pour qu’une diastéréoisomérie Z/E existe, il est nécessaire que la molécule possède une double liaison et que chaque atome engagé dans cette double liaison soit lié à deux groupes d’atomes différents :
Stéréoisomères de configuration : les diastéréoisomères
Lorsqu’une molécule présente deux atomes de carbone asymétriques, il existe le plus souvent quatre stéréoisomères dont certains sont diastéréoisomères entre eux :
Les différentes configurations de la vitamine C
Relation de diastéréoisomérieRelation d’énantiomérie
Propriétés des diastéréoisomères
• Certaines propriétés physiques et chimiques des diastéréoisomères peuvent être différentes (température de changement d’état, solubilité, pH...) Ils sont donc facilement séparables.
Voir TP
Deux molécules A et B de même formule brute correspondent-elles à une même
formule plane ?
A et B sont des isomères de constitution.
NON
NON
OUIA et B sont des stéréoisomères.
Peut-on passer de A à B par des rotations autour de
liaisons simples ?
A et B sont des stéréoisomères de conformation.
OUI
A et B sont des stéréoisomères de configuration.
Pour passer d’une molécule à l’autre, il faut casser des liaisons
NON
A et B sont-ils images l’un de l’autre dans un miroir ?OUI
A et B sont des énantiomères.
A et B sont des diastéréoisomères.
NON
NON
OUI
NON
NON
OUI
OUI
NON
NON
NON
OUI
OUI
NON
NON