Lernzettel: Éléments de stéréochimie

📋 Plan du Cours

1. Fondements de la stéréoisomérie
2. Isomérie conformationnelle
3. Symétrie et chiralité
4. Activité optique
5. Configuration absolue R et S
6. Énantiomérie et racémates
7. Diastéréoisomérie

📖 1. Fondements de la stéréoisomérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Isomères : Molécules qui possèdent la même formule moléculaire mais des structures différentes.
• Stéréochimie : Étude de la disposition spatiale des atomes constituant les molécules covalentes.

★ À maîtriser

📌 Les stéréoisomères ont la même formule semi-développée et développée plane, mais diffèrent par le réarrangement spatial de deux atomes ou groupes d’atomes.

Compléments

📌 Entre deux stéréoisomères, la relation est soit une isomérie conformationnelle, soit une isomérie configurationnelle.

💡 Astuce mémo

Conformation = rotation ; configuration = cassure de liaison

📖 2. Isomérie conformationnelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Conformères : Structures spatiales différentes d’une même configuration, obtenues par rotation autour d’une ou plusieurs liaisons simples.

★ À maîtriser

📌 Dans l’éthane, la conformation éclipsée a un angle dièdre de 0°, tandis que la conformation décalée présente un angle dièdre de 180° et minimise les répulsions électroniques.

📌 Les conformères s’interconvertissent très rapidement à température ordinaire parce que la barrière énergétique est basse et ne sont généralement pas isolables.

Compléments

• Dans la conformation chaise du cyclohexane C6H12, les six hydrogènes axiaux sont perpendiculaires au plan moyen du cycle et les six hydrogènes équatoriaux sont pratiquement dans ce plan.

• Pour le méthylphénidate, la conformation stabilisée par une liaison hydrogène entre l’azote protoné et le carbonyle de l’ester est impliquée dans l’interaction avec les cibles biologiques.

💡 Astuce mémo

Éclipsée = répulsions ; décalée = stabilité

📖 3. Symétrie et chiralité

🔑 Notions clés & Définitions

• Isomères configurationnels : Stéréoisomères qui ne sont pas des conformères et qui ne peuvent être interconvertis qu’après cassure d’au moins une liaison.
• Axe de symétrie : Un axe de symétrie d’ordre n est un axe autour duquel une rotation de $2\pi/n$ radians fait coïncider l’objet avec lui-même n fois pendant une rotation complète.
• Chiralité : Propriété d’une molécule qui n’est pas superposable à son image dans un miroir plan.

📝 Points essentiels

📌 Une molécule qui possède un plan de symétrie, un centre de symétrie ou un axe impropre de rotation est achirale, tandis qu’une molécule dépourvue de tout élément de symétrie est chirale.

💡 Astuce mémo

Élément de symétrie → achiralité ; absence → chiralité

📖 4. Activité optique

🔑 Notions clés & Définitions

• Activité optique : Capacité d’une substance chirale à faire tourner le plan de la lumière polarisée qui la traverse.

★ À maîtriser

📌 Une molécule dextrogyre dévie la lumière vers la droite et possède un pouvoir rotatoire positif (+), tandis qu’une molécule lévogyre la dévie vers la gauche avec un pouvoir rotatoire négatif (-).

📐 Formule — Le pouvoir rotatoire spécifique en solution vérifie $[\alpha]_{D}^{20}=\frac{\alpha}{c\,l}$, avec une lumière de longueur d’onde de 589 nm, une concentration c en g/ml et une longueur de cellule l en dm.

Compléments

📌 Les descripteurs (d) et (l) indiquent le sens du pouvoir rotatoire, tandis que (D) et (L) désignent une nomenclature fondée sur la projection de Fischer des sucres et des acides aminés.

💡 Astuce mémo

Dextrogyre (+) vers la droite ; lévogyre (-) vers la gauche

📖 5. Configuration absolue R et S

📝 Points essentiels

📌 Selon les règles de Cahn–Ingold–Prelog, la priorité décroît selon le numéro atomique du premier atome lié au centre asymétrique, puis selon les atomes du rang suivant en cas d’égalité.

📌 Avec le substituant de plus faible priorité placé à l’arrière, un parcours 1-2-3 dans le sens horaire donne R, tandis qu’un parcours antihoraire donne S.

• 🔄 L’attribution de R ou S suit trois étapes:
  1. Classer les substituants selon les règles de Cahn–Ingold–Prelog.
  2. Placer le substituant de priorité 4 à l’arrière du plan.
  3. Suivre l’ordre des priorités 1-2-3.

💡 Astuce mémo

Priorités CIP → groupe 4 derrière → sens 1-2-3

📖 6. Énantiomérie et racémates

🔑 Notions clés & Définitions

• Énantiomères : Deux stéréoisomères non superposables qui sont images l’un de l’autre dans un miroir et dépourvus de tout axe impropre de rotation-réflexion.
• Mélange racémique : Mélange équimolaire de deux énantiomères dont le pouvoir rotatoire spécifique est nul et qui est optiquement inactif.

★ À maîtriser

📌 Les énantiomères ont les mêmes propriétés physico-chimiques dans un milieu achiral, mais des propriétés différentes dans un milieu chiral et des pouvoirs rotatoires spécifiques de même valeur absolue et de signes opposés.

Compléments

• Les atomes pouvant constituer un centre stéréogène comprennent: l’azote d’une amine tertiaire ou d’un sel d’ammonium, le phosphore d’une phosphine, le soufre, l’oxygène d’un cation oxonium

💡 Astuce mémo

Énantiomères : mêmes propriétés achirales, rotations opposées

📖 7. Diastéréoisomérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Épimères : Stéréoisomères de configuration qui diffèrent par une seule configuration de carbone asymétrique.

★ À maîtriser

📌 Les diastéréoisomères sont des stéréoisomères configurationnels qui ne sont pas images l’un de l’autre dans un miroir.

📌 Dans un cycle portant deux substituants, la configuration cis signifie que les substituants prioritaires sont du même côté du plan moyen du cycle, tandis que trans signifie qu’ils sont de part et d’autre.

📌 Pour une double liaison portant des substituants différents de chaque côté, les substituants prioritaires du même côté donnent la configuration Z, tandis que ceux de côtés opposés donnent la configuration E.

• Le nombre maximal de stéréoisomères d’une molécule comportant n centres asymétriques est égal à $2^n$.

Compléments

• Le flupentixol possède des diastéréoisomères (Z) et (E), mais seule la forme (Z) est antagoniste des récepteurs dopaminergiques et exerce une action antipsychotique.

• La spécialité Zoloft® contient uniquement l’énantiomère (S,S) de la sertraline en configuration cis, seul porteur de l’action thérapeutique attendue.

💡 Astuce mémo

Centre, Double liaison, Cycle : CDC

📊 Tableaux de synthèse

Conformations et configurations

Critère	Conformation	Configuration
Interconversion	Rotation autour d’une liaison simple	Cassure d’au moins une liaison
Barrière énergétique	Basse	Relativement élevée
Isolation à température ordinaire	Généralement impossible	Possible