Revision sheet: Stéréochimie organique

📋 Plan du Cours

1. Conformations et conformères
2. Conformations de l’éthane et du butane
3. Stéréoisomères de configuration
4. Chiralité et stéréodescripteurs
5. Règles CIP et configuration R/S
6. Nombre de centres et stéréoisomères
7. Fischer et nomenclature D/L
8. Descripteurs Z/E et applications

📖 1. Conformations et conformères

🔑 Notions clés & Définitions

• Conformère : Les conformères sont des composés qui ne diffèrent dans l’espace que par une rotation autour d’une liaison simple.

★ À maîtriser

• Dans l’éthanol, les changements de conformation proviennent principalement de la rotation autour de la liaison σ C–C.

Compléments

• Il existe une infinité de conformères pour une molécule pouvant tourner autour d’une liaison simple.

• Les rotations autour des liaisons simples sont essentiellement dues à l’encombrement stérique et aux répulsions électroniques.

• La représentation de Newman est la représentation la plus simple pour étudier les conformères.

💡 Astuce mémo

Rotation autour d’une liaison simple → conformères

📖 2. Conformations de l’éthane et du butane

★ À maîtriser

📌 La conformation décalée présente une répulsion et une gêne stérique minimales, tandis que la conformation éclipsée présente un encombrement et une répulsion électronique plus importants.

• Dans le butane, la conformation anti est la plus stable car les deux substituants les plus volumineux sont à l’opposé.

Compléments

• La stabilité décroît selon l’ordre anti, décalée gauche, pseudo-éclipsée, puis éclipsée.

📖 3. Stéréoisomères de configuration

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéréoisomère de configuration : Deux stéréoisomères de configuration ont la même formule brute, les mêmes connexions entre atomes et au moins un centre stéréogène, mais leur interconversion nécessite la rupture d’au moins une liaison.
• Centre stéréogène : Un atome ou un groupe d’atomes dont la permutation de deux substituants liés génère deux stéréoisomères différents.
• Énantiomère : Deux énantiomères sont des composés images l’un de l’autre dans un miroir et non superposables.
• Diastéréoisomère : Les diastéréoisomères sont des stéréoisomères qui ne sont pas énantiomères.

★ À maîtriser

• Un carbone tétraédrique stéréogène, noté C*, est relié à quatre substituants différents.

Compléments

• Les énantiomères possèdent des propriétés physico-chimiques identiques, notamment le point de fusion et la température d’ébullition.

📖 4. Chiralité et stéréodescripteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Chiralité : Un objet ou une molécule chiral ne peut pas être superposé à son image dans un miroir.

★ À maîtriser

• Les stéréodescripteurs R/S s’appliquent aux centres stéréogènes, tandis que les descripteurs Z/E s’appliquent aux doubles liaisons.

Compléments

• Une molécule est chirale lorsqu’elle ne possède ni centre de symétrie, ni plan de symétrie, ni axe de symétrie.

📖 5. Règles CIP et configuration R/S

★ À maîtriser

• Pour appliquer les règles CIP, on classe d’abord les substituants directement liés au centre stéréogène par numéro atomique décroissant.

• Si plusieurs substituants commencent par le même atome, on compare au rang suivant les atomes qui lui sont liés, jusqu’à obtenir une différence.

• La permutation de deux substituants d’un centre stéréogène forme l’autre énantiomère et inverse la configuration R/S.

Compléments

• Selon la première règle CIP, l’ordre d’exemple est Br > O > N > C, et un doublet non liant possède un numéro atomique égal à zéro.

• Une liaison double ou triple est comptée comme respectivement deux ou trois liaisons simples dans les règles CIP.

🔄 Processus — Lorsque le substituant de priorité 4 est dirigé vers l’avant, on lit indirectement 3→2→1 : un parcours horaire donne R et un parcours antihoraire donne S.

📖 6. Nombre de centres et stéréoisomères

★ À maîtriser

• Une molécule possédant un seul centre stéréogène possède deux stéréoisomères, qui sont des énantiomères R et S.

📌 Pour une molécule possédant deux centres stéréogènes différents, l’inversion de toutes les configurations absolues produit des énantiomères, tandis que l’inversion d’une seule configuration produit des diastéréoisomères.

• Une molécule possédant n centres stéréogènes peut posséder $2^n$ stéréoisomères.

Compléments

• Une molécule possédant deux centres stéréogènes identiques peut présenter trois stéréoisomères, dont un composé méso.

• Dans le composé méso de l’éthambutol, les configurations (S,R) et (R,S) correspondent au même stéréoisomère grâce à une symétrie.

📖 7. Fischer et nomenclature D/L

★ À maîtriser

• La représentation de Fischer impose une lecture indirecte 3→2→1 selon les conventions CIP.

• Il n’existe aucune relation générale entre les descripteurs R/S et D/L.

• Pour un sucre, le groupement OH du centre stéréogène le plus éloigné du groupe oxydé est à droite en série D et à gauche en série L.

Compléments

• La quasi-totalité des sucres naturels sont de série D, tandis que la quasi-totalité des acides aminés naturels sont de série L.

• Pour un acide aminé, la fonction amine NH2 est à droite en série D et à gauche en série L dans la représentation de Fischer.

📖 8. Descripteurs Z/E et applications

★ À maîtriser

📌 Pour une double liaison, la configuration Z est obtenue lorsque les groupements prioritaires selon CIP sont du même côté, tandis que la configuration E correspond à des groupements prioritaires de part et d’autre.

📌 Dans un composé cyclique, cis signifie que deux substituants sont du même côté du plan moyen du cycle, tandis que trans ou anti signifie qu’ils sont de part et d’autre.

• La reconnaissance biologique dépend de la complémentarité entre les positions d’une molécule chirale et les sites complémentaires d’une membrane ou d’une surface protéique.

Compléments

• La présence de deux groupements identiques sur l’un des carbones sp2 d’une double liaison empêche l’existence d’une stéréochimie Z/E.

• Les systèmes biologiques contiennent des molécules chirales, notamment des protéines, des glucides et des acides nucléiques.

• Le décongestionnant nasal appelé « Ice » ou « crystal » est une drogue psycho-stimulante hautement addictive.

💡 Astuce mémo

Z = ensemble ; E = opposés

📊 Tableaux de synthèse

Principaux stéréoisomères

Notion	Critère structural	Propriété ou relation
Conformères	Rotation autour d’une liaison simple	Interconversion sans rupture de liaison
Énantiomères	Images miroir non superposables	Propriétés physico-chimiques identiques
Diastéréoisomères	Stéréoisomères non énantiomères	Une partie des configurations diffère
Composé méso	Symétrie malgré des centres stéréogènes	Achiral