Travaux Dirigés_CHIM 201 Stéréochimie

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1 EPÉSENTATIN DES MLÉULES GANIQUES : ETIN 1-Groupes fonctionnels a- Proposer une formule développée plane pour un alcool, un aldéhyde, une amine, un acide, une cétone. Alcool Acide Travaux Dirigés_IM 201 Stéréochimie Aldéhyde étone Amine N b1) b2) b3) - N+ N b- 2 Nomenclature a) Nommer les composés suivants 3-methylhept-1ène Pentan-3-ol 3-méthylpentan-2-one N 2 1-chloro-4-nitropentane Ac. butanoïque 4,5-diméthylhexan-2-amine N 2 Acétate de propyle 3 Butanal 3-méthylcyclohex-1-ène 2-éthyl-3-méthylcyclohexanol 2-nitrophénol N 2 Ac. paraméthylbenzoïque 4-méthylpent-1-yne Butanenitrile N N Ac. 3-cyanobutanoïque Ac. 2-méthylpent-3-énoïque

2 b) eprésenter à l aide de la formule développée les composés suivants 2,5-Diméthyloctane 4-hloro-3-éthyl-2-méthylpentan-1-ol 3-hlorobut-1-ène Acide 3-oxopentanoïque 2-Aminobutanal N 2 Propionate d'éthyle 2-chloro-3-méthylcyclohexanol N 2 1,2-dinitrobenzène Méthyl-terbutyléther N 2 3 Na Acétate d'éthyle Méthylate de sodium 2-Ethylcyclohexène yclohexanone 3- Isomérie de constitution ombien y a-t-il d isomères de constitution possibles du 4 9? eprésenter leur formule topologique et les nommer. 1-chloro-2-méthylpropane 2-hlorobutane 1-chlorobutane 2-chloro-2-méthylpropane

3 5- Pour les molécules représentées, indiquer si la structure est chirale, () ou achirale (A) Achirale Plan de symétrie hirale 3 3 hirale Achirale hirale 3 hirale S Achirale Achirale hirale 6- Dessinez la projection de Newman de la conformation la plus stable du 2-butanol. Au cours d une rotation complète d un carbone par rapport à l autre, indiquez les conformations qui correspondent à un maximum d énergie de la molécule et celle qui correspondent à un minimum d énergie de la molécule. 3 3 E1 D1 E2 D2 E3 D3 E Les formes décalée (D1, D2, D3) présentent un minimum d énergie. Les formes éclipsée un maximum (E1, E2, E3). La forme décalée D3, conformére anti présente un minimum d interaction entre les groupements encombrants. Minimum d énergie. La forme éclipsée E2, présente un maximum d interactions. L énergie est maximum.

4 7- Beaucoup de phéromones ne sont efficaces que sous une seule de leurs configurations. Dessiner la structure des phéromones suivantes : (a) l attractant sexuel de la mite d hiver, le (3E, 6E, 9E)-nonadéca-1, 3, 6, 9-tétraène ; (b) l attractant sexuel de l abeille, l acide (E)-9-oxodéc-2-énoïque ; (c) la phéromone sexuelle de la mouche tsétsé, (17, 21S)-17, 21-diméthylheptatriacontane. e composé possède-t-il une activité optique? (a) (b) (c) heptatriacontane : chaîne linéaire à 37 atomes de carbone n dispose la molécule de façon à placer la chaîne carbonée la plus longue dans le plan de la feuille. () (S) * * 3 ( 2 ) 15 ( 2 ) 3 ( 2 ) 15 plan de symétrie e composé ne possède pas d activité optique car il s agit d un composé méso (2 carbones asymétriques identiquement substitués avec plan de symétrie, le plan vertical perpendiculaire à la feuille passant par le milieu de la chaîne carbonée la plus longue). 8- eprésenter en projective (ram), puis selon Newman les molécules A et B. eprésenter selon Fischer les molécules, D et E A B D E

5 A: 1-bromo-1chloroéthane B: 3-hloro-2,3-dihydroxypropanal : Ac. 2-bromo-2-hydroxyéthanoïque D: Acide 3-chloro-3-hydroxypropanoïque E: 2,3,5-trihydroxypropanal a) Attribuer une configuration absolue ou S à chaque carbone asymétrique. Un seul carbone asymétrique * 3 3 * S * 3 (+)-arvone (-)-arvone [α] D = + 62,5 [α] D = - 62,5 odeur de fenouil) odeur de la menthe verte b) ombien d atomes de carbones asymétriques possèdent la structure suivante? 3 Déterminer la configuration absolue de l atome de carbone portant le groupement méthyle. 7 carbones asymétriques. Le carbone portant le méthyle est de configuration

6 c) Déterminer les atomes de carbone asymétriques de la structure suivante et indiquer leur configuration absolue N N L aspartame 3 A N B N 2 L aspartame, molécule constituée de 2 acides aminés naturels: l acide aspartique et la phénylalanine, est un édulcorant 160 fois plus sucré que le saccharose. a- Quelle est la configuration absolue des 2 carbones asymétriques A et B? Acides aminés naturels onfiguration S b- A quelle série appartiennent les 2 acides aminés? Acides aminés naturels série L c- L aspartame cristallise sous forme d aiguilles incolores caractérisées par un point de fusion de 246. Quelle est la stéréochimie des carbones A et B de l énantiomère de l aspartame? quel est son point de fusion? L énantiomère de l aspartame présente un carbone A et un carbone B de configuration inverse donc de configuration. Le point de fusion est identique pour les deux énantiomères. d- Le pouvoir rotatoire spécifique de l aspartame en solution acide ( 1M) est : [a] 22 = -2,3. Quel est le pouvoir rotatoire spécifique d un diastéréoisomère de l aspartame. Le pouvoir rotatoire spécifique d un diastéréoisomère ne peut être déduit -----

7 14- Le Erythritol est une molécule possédant un pouvoir «sucrant» qui est le double de celui du saccharose a- eprésentez la molécule en utilisant la projection de Newman b- Quelle est la configuration absolue des carbones 2 et 3? 2S,3 c- Quel devrait être le sens du pouvoir rotatoire de cette molécule? Structure méso : achirale d- eprésentez un diastéréoisomère du Erythritol e- eprésentez un énantiomère du Erythritol Structure méso : aucun énantiomère

8 15- elations de stéréoisomérie a) Attribuer à chaque paire de molécules représentées le terme qui permet de définir les relations de stéréochimie: conformations, énantiomères, diastéréoisomères ou identiques. Identique (2 substituants identiques) 3 N N Enantiomères Diastéréoisomères ( 3 ) 2 3 N ( 3 ) N S Enantiomères Enantiomères Diastéréoisomères Diastéréoisomères Enantiomères 2 2

9 b)- Quelle est la nature des relations qui existent entre les molécules A, B,, D? (identiques, conformères, énantiomères, diastéréoisomères) A 3 B 3 D 3 A - B ' diastéréoisomères B - D ' conformères B - ' énantiomères omposés cyclohexaniques a)- Isomères cis Le plus gros substituant étant tbu, il doit être placé en équatorial. tbu tbu But b)-molécule achirale : Acide trans 5-fluorocyclohexane-1,cis-3-dicarboxylique F 2 2 c)- 3 S 3 ipr ipr 3 ipr 3 ipr d)-le terpinéol d1) ni = [10 x ] / 2 = 2 1 cycle ou une double insaturation

10 18- inventaire de stéréoisomères 1) Quel est le nombre et la nature des stéréoisomères des composés suivants A B A : 4 stéréoisomères ; énantiomérie + diastéréoisomérie π :,Z ;,E ; S,Z ; S,E B : Stéréoisomérie de configuration cis/trans. Stéréoisomérie de conformation pour le cycle. : Stéréoisomérie de configuration. 3 stéréoisomères, SS (énantiomères) /SS (méso) 2)-Dessinez la structure du composé insaturé (un alcène) de formule 5 9 qui correspond à chacune des descriptions suivantes : -a, Présente une isomérie Z,E, mais pas d activité optique -b, Ne présente pas d isomérie Z,E, mais est optiquement actif -c, Ne présente ni isomérie Z,E, ni activité optique -d, Présente une isomérie Z,E et une activité optique a) b) c) d) Stéréoisomérie : Définitions Donner la définition des termes suivants utilisés en chimie organique en illustrant, si possible, par un exemple. Molécule chirale Se dit d une entité moléculaire, non superposable à son image dans un miroir. Énantiomères

11 hacune des deux entités moléculaires qui sont des images l une de l autre dans un miroir et qui ne sont pas superposables. Mélange racémique Mélange équimoléculaire de deux énantiomères. ésolution ou dédoublement d un racémique Séparation d un racémique en ses composants énantiomères. Diastéréo-isomères Élément d un ensemble de stéréo-isomères qui ne sont pas des énantiomères. Lumière polarisée plane La lumière naturelle appartient à la gamme des ondes électromagnétiques ; c'est une onde transversale présentant une symétrie de révolution par rapport à sa direction de propagation. Appelons E (champ électrique) le vecteur lumineux vibrant. À l'aide d'un polariseur (dispositif ne laissant passer qu'une seule direction de vibration), on obtient de la lumière polarisée plane. Lévogyre Se dit de toute substance chimique et spécialement d un stéréo-isomère faisant tourner vers la gauche le plan de polarisation de la lumière. Note : Pouvoir rotatoire observé / Pouvoir rotatoire spécifique Valeur mesurée de l angle de rotation du plan de polarisation de la lumière dans des conditions expérimentales données. constante caractéristique d un composé. Isomèrie cis-trans Isomérie présentée par des composés éthyléniques (diastéréo-isomères distingués par la nomenclature Z/E) ou cyclaniques (et analogues hétéroatomiques) stéréo-isomères qui diffèrent par la disposition des atomes ou groupes d atomes par rapport à un plan de référence. Isomères optiques Stéréo-isomères de configuration autres que diastéréo-isomères cis-trans. Isomères géométriques Diastéréo-isomères cis-trans. omposé méso Espèce chimique constituée d entités moléculaires achirales du fait de la présence, par paires, de groupes énantiotopes.