Isomérie de constitution et stéréoisomérie

• Isomérie et stéréoisomérie sont les thèmes principaux.
• L'isomérie de constitution et ses trois types doivent être illustrés.

Isomérie de constitution et tautomérie

• Se réfère à l'isomérie de constitution.
• Les composés ont la même formule brute, mais des séquences d'atomes différentes.
• Les composés ont des propriétés physiques et chimiques différentes.

Isomères de Squelette

• Exemple avec C₅H₁₂ et formule générale CₙH₂ₙ₊₂.

Isomères de Position

• Exemple avec C₅H₁₂O et N₁ = 0.
• Les régioisomères sont des isomères de position.

Isomères de Fonction

• Exemple avec C₄H₈O et N₁ = 1.

Tautomérie céto-énolique

• Illustre la tautomérie.
• K = [Enol]/[Cétone] = 10⁻⁶ (à 300 K).
• La forme cétone est favorisée sauf en présence d'une liaison hydrogène.
• Un système conjugué avec 6 électrons π/ρ peut favoriser la forme énol.

Stéréoisomérie de conformation

• Illustrée avec l'exemple du butane.
• Conformations spécifiques étudiées: éclipsée syn, éclipsée, décalée gauche et décalée anti.
• Représentation utilisant la convention de Cram.
• Les stéréoisomères ont la même formule brute et le même enchaînement d'atomes, mais un arrangement spatial différent.
• Rotation de 60° est appliquée à chaque fois pour montrer les différentes conformations.
• Conformations particulières parmi une infinité d'autres, pas de décalée droite.

Activité optique

• Concerne la mesure du pouvoir rotatoire et du pouvoir rotatoire spécifique.

Principe du polarimètre

• La lumière polarisée traverse une cuve contenant une substance optiquement active.
• Un polariseur est utilisé.
• Une substance optiquement active dévie le faisceau de lumière polarisée d'un angle α.
• α est une fonction de λ (longueur d'onde du faisceau), de la longueur du trajet optique, de la substance, du solvant, de la concentration et de la température.
• λ du faisceau est souvent la raie D du sodium (589,3 nm).

Pouvoir rotatoire spécifique

• Formule pour le pouvoir rotatoire spécifique:[α] = (100 . α)/(l.c).
• α est le pouvoir rotatoire lu en degrés.
• l est la longueur de la cuve en décimètres.
• c est la concentration de l'échantillon en g/100 mL.
• [α] est une caractéristique intrinsèque d'un stéréoisomère.

• 0 : composé dextrogyre, noté (+) ou (d), déviation vers la droite.

• < 0 : composé lévogyre, noté (-) ou (l), déviation vers la gauche.
• Les énantiomères ont des pouvoirs rotatoires spécifiques égaux en valeur absolue, mais de signes opposés dans des conditions identiques.

Relation d'énantiomérie

• Deux objets (molécules) sont énantiomères l'un de l'autre s'ils sont images dans un miroir sans être superposables.
• Exemple: alanine (dextrogyre et lévogyre).
• Les énantiomères ont les mêmes propriétés physiques et chimiques, sauf celles liées à la chiralité.
• Activité optique a la même valeur absolue, mais signes opposés.
• Interaction avec une autre molécule chirale, comme une enzyme chirale.

Configuration absolue

• Configuration absolue d'un atome de carbone asymétrique utilise la nomenclature R/S.
• La configuration absolue décrit l'arrangement relatif dans l'espace des substituants liés à ce carbone asymétrique.
• Nomenclature R/S utilise les règles de Cahn-Ingold-Prelog.
• La configuration absolue d'un C* est nommée à partir du classement de ses 4 substituants par ordre de préséance.
• Si a > b > c > d, la configuration est déterminée.
• Le classement est basé sur le numéro atomique (Z) du premier atome reliant le substituant au C*.
• Si Za > Zb > Zc > Zd, alors a > b > c > d.
• Si Z est le même pour 2 atomes, la comparaison se fait au deuxième niveau.
• Isotopes : T > D > H et ³⁷Cl > ³⁵Cl sont des exemples d'ordre de priorité.

Composé meso

• Possède un exemple et activité optique.

Acides tartriques

• Montre des exemples d'acides tartriques avec des configurations R et S.
• Inclut acide (+)-tartrique et Acide (-)-tartrique.
• Les composés identiques sont inactifs par nature ([α]D = 0).
• Compensation intramoléculaire est observée.
• Il y a 3 stéréoisomères car deux C* sont identiques.

Diastéréoisomérie

• La relation de diastéréoisomérie est due à plusieurs centres de chiralité.
• Les diastéréoisomères ont des propriétés physiques et chimiques différentes, comme les points de fusion et d'ébullition et la solubilité.
• Ils peuvent être séparés par des méthodes physiques.
• 2 stéréoisomères de configuration qui ne sont pas images l'un de l'autre dans un miroir sont des diastéréoisomères.
• Erythrose, thréose et acides tartriques sont des exemples.
• Erythrose et thréose existent sous forme (-)-érythrose, (+)-érythrose, (-)-thréose et (+)-thréose.
• Distinction entre énantiomères et diastéréoisomères est faite.

Séparation d'énantiomères racémiques

• Les énantiomères ont les mêmes propriétés physico-chimiques
• Les diastéréoisomères ont des propriétés différentes.
• (R)-A + (S)-A réagit avec (R)-B pour former {(R)-A(R)-B} + {(S)-A(R)-B}.
• {(S)-A(R)-B} est séparable.
• La liaison AB peut être ionique ou covalente (σ).
• {(R)-A(R)-B} subit une dissociation en (R)-B + (R)-A.
• {(S)-A(R)-B} subit une dissociation en (R)-B + (S)-A.
• Les énantiomères sont séparés.
• (R)-B est recyclé.

Diastéréoisomérie double liaison

• Diastéréoisomérie due à une double liaison C=C
• Se produit dans les composés éthyléniques.
• La relation CIS se produit entre A et B et entre A' et B' du même côté par rapport au plan π.
• La relation TRANS se produit entre A et B' et entre A' et B de côtés opposés par rapport au plan π.
• Si chaque C sp² porte deux substituants différents, il y a 2 stéréoisomères possibles.
• Les composés éthyléniques disubstitués montrent des configurations cis et trans.
• La configuration cis est un diastéréoisomère de la configuration trans.

Ce document traite de l'isomérie de constitution, où les composés ont la même formule brute mais des séquences d'atomes différentes, entraînant des propriétés physiques et chimiques distinctes. La tautomérie céto-énolique est également illustrée, montrant l'équilibre entre les formes cétone et énol.