Chapitre 13 : Représentations spatiales des molécules.

Activité préparatoire : 2 p 257.

1) Représentation spatiale des molécules 1.1. Représentation de Cram

Représentation en 3D dite « de Cram ». Doc. 1 : Acide lactique

Les liaisons et les atomes sont dans le plan de la « feuille ». Représentation de Cram Les liaisons et les atomes arrivés sont en arrière du plan de la « feuille ». COOH H C 3 O COOH H C 3 O COOH H C 3 O Les liaisons et les atomes sont dans le plan de la « feuille ». Les liaisons et les atomes arrivés sont en avant du plan de la « feuille ».

Le tétraèdre COOH H C 3 O

La DOPA est le nom bref pour 3,4-dihydroxyphénylalanine. On peut simplifier par : OU

Mais, est-ce la seule possibilité de représentation de Cram ? Soit la DOPA en représentation de Cram : H C 7 O 2 COOH N Mais, est-ce la seule possibilité de représentation de Cram ?

H C O COOH N H C O COOH N Non, car : 7 2 7 2 Doc. 2 : D-DOPA : toxique ! L-DOPA : utilisée dans le traitement de la maladie de Parkinson.

H C O COOH N H C O COOH N 7 2 7 2 A une même formule semi-développée … Doc. 2 : H C 7 O 2 COOH N H C 7 O 2 COOH N Correspond des arrangements différents dans l’espace : La DOPA a 2 …

1.2. Stéréoisomérie On appelle « stéréoisomères » des molécules qui ont … La stéréoisomérie est donc un type particulier … Il en existe 2 types : - Stéréoisomérie de configuration - Stéréoisomérie de conformation

2) Stéréoisomères de configuration 2.1. Définition Deux molécules différentes sont dites stéréoisomères de configuration si …

Doc. 3 : deux stéréoisomères du butan-2-ol

2.2. Notion de chiralité Un objet est dit chiral s’il n’est pas … Un objet présentant un …

Une molécule est chirale lorsqu’elle est non-superposable à son image dans un miroir. molécule ne possédant - ni plan de symétrie - ni centre de symétrie MOLECULE CHIRALE

Molécule possédant un plan de symétrie MOLECULE NON CHIRALE

Doc. 4 : Le butan-2-ol est chiral : Miroir plan 180° Doc. 4 : Le butan-2-ol est chiral :

H C O H C O 5 2 3 5 2 3 180° Doc. 4 : Le butan-2-ol est chiral : Miroir plan 180° H 5 C 2 3 O H 5 C 2 3 O Doc. 4 : Le butan-2-ol est chiral :

Doc. 5 : Le chlorobromométhane est-il chiral ? Miroir plan 60° H Br Cl C Doc. 5 : Le chlorobromométhane est-il chiral ?

Un atome de carbone liés … Il est noté … Une molécule qui contient … Exemple : Remarques:

2.3. Couple d’énantiomères Deux molécules chirales et donc … Exemple :

Lors d’une synthèse chimique, on obtient souvent un … Ce mélange est appelé …

I (à gauche) et II (à droite). Il existe deux énantiomères de l'acide tropique représentés ci-dessous : I (à gauche) et II (à droite). Les images ci-contre représentent les deux énantiomères de l'acide tropique. L'atropine , un alcaloïde extrait de la belladone, est un mélange racémique de dérivés des acides tropiques. Ce composé possède la remarquable propriété de dilater la pupille de l'œil. Il était utilisé au XVIIème siècle par les femmes italiennes dans le but d'augmenter la profondeur de leur regard. De là vient le nom de belladonne : bella dona qui signifie jolie femme en italien.

Problématique de l’ibuprofène : Un des énantiomères est un anti-douleur, anti-inflammatoire, l’autre est quasiment inactif !

Doc. 6 : Couple d’énantiomères de la carvone : A gauche, à odeur de cumin ; A droite, à odeur de menthe fraiche. Où est le carbone asymétrique ?

D’autres exemples :

Deux énantiomères ont des propriétés chimiques … Les acides a-aminés : * * Doc. 7 : Les acides a-aminés naturels existent sous la forme de deux énantiomères, à l’exception de la glycine (R = H) Deux énantiomères ont des propriétés chimiques …

Les propriétés biologiques de 2 énantiomères sont …

On appelle diastéréoisomères des molécules de … Exemple 1 : la diastéréoisomèrie Z / E Doc. 8 : Deux diastéréoisomères Z/E : (E)-but-2-ène et (Z)-but-2-ène

Exemple 2 : molécules à 2 atomes de carbone asymétrique * * * Doc. 9 : Deux diastéréoisomères (A et B) de l’acide tartrique Un des deux est chiral. Lequel ?

Deux diastéréoisomères ont généralement des propriétés … B * * * Diastéréoisomères Doc. 10 A Doc. 10 B Température de fusion (°C) 170 140 Densité 1,58 1,67 Solubilité dans l’eau à 25 °C (g.mL-1) 1,4 1,2 Doc. 10 : Quelques propriétés des diastéréoisomères (A et B) de l’acide tartrique Deux diastéréoisomères ont généralement des propriétés …

Trouver les stéréoisomères de l’acide 2,3-dihydroxybutanoïque énantiomère diastéréoisomère diastéréoisomère diastéréoisomère diastéréoisomère énantiomère

Doc. 11 : deux conformations de l’acide lactique 3) Stéréoisomères de conformation 3.1. Définition Deux structures d’une même molécule sont dites stéréoisomères de conformation si … Doc. 11 : deux conformations de l’acide lactique COOH H C 3 O HOOC On passe ainsi d’une conformation à l’autre …

Doc. 12 : deux conformations du butane H H H C H H 2 H H 3 1 C C C C H 1 H C C H H C 3 3 3 H 2 CH3 H H2 H1 H H H C C CH3 H2 H1 CH3 CH3 Doc. 12 : deux conformations du butane

3.2. Conformation la plus stable Il est impossible d’isoler … Néanmoins, une molécule … On dit alors que son …

Doc. 13 : En résumé … A et B sont des isomères de constitution. NON Deux molécules A et B de même formule brute correspondent-elles à une même formule plane ? A et B sont des stéréoisomères de conformation. OUI OUI OUI OUI OUI OUI OUI A 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 configuration. Pour passer d’une molécule à l’autre, il faut casser des liaisons NON NON NON NON NON Doc. 13 : En résumé … A et B sont des énantiomères. A et B sont-ils images l’un de l’autre dans un miroir ? OUI NON NON NON NON NON A et B sont des diastéréoisomères.

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