CHIMIE

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COURS
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Stéréochimie des molécules organiques
(*) Les liaisons hydrogène et les interactions
dipôle – dipôle dites de van der
Waals seront étudiées en seconde
période (cf. chap. 11).
CH3
C
H CH2CH3
HO
CH3
C
HO CH2CH3
Doc. 30 Les deux configurations
possibles de la molécule de butan-
2-ol.
d
c
a
C*
b
H
d
a
C*
c b
Doc. 31 Atome de carbone asymétrique.
a, b, c et d sont des atomes
ou groupes d’atomes différents. Les
deux configurations possibles sont
représentées. L’atome asymétrique
est indiqué par une astérisque.
H3C CH3 C C
H H
H3C H
C C
H CH3 Doc. 32 Les deux configurations
du but-2-ène.
L’analyse conformationnelle est l’étude des différentes conformations d’une molécule
ainsi que la recherche des conformations stables : la prise en compte des répulsions
dites de «gêne stérique », de liaisons hydrogène intramoléculaires (*) ou
d’interactions dipôle-dipôle (*) permet de déterminer la stabilité relative des différentes
conformations et donc de prévoir leur abondance relative.
La barrière énergétique entre deux conformations étant en général du même ordre
de grandeur que l’énergie d’agitation thermique à la température ordinaire, en général
les diverses conformations d’une molécule donnée ne sont pas séparables à la
température ambiante. À très basse température, il est cependant possible de bloquer
le passage entre certaines conformations et, par conséquent, d’en rendre possible
la séparation.
Un cristal renferme presque toujours une conformation unique : à l’état cristallin,
les molécules de butane sont en conformation anti ; dans les molécules de chlorocyclohexane,
l’atome de chlore est en position équatoriale.
4 Configurations
4.1 Définition
4.1.1. Exemples de configurations
■ Cas d’un atome asymétrique
•Les deux molécules de butan-2-ol, représentées au document 30, ne sont pas identiques,
car elles ne sont pas superposables ; elles sont séparables. Elles ne peuvent
pas se déduire l’une de l’autre par des rotations autour de liaisons simples. Pour
passer de l’une à l’autre, il faut permuter deux groupes, donc rompre des liaisons
et en former de nouvelles. Elles constituent deux configurations distinctes.L’atome
de carbone n° 2 est asymétrique.
•Plus généralement :
Un atome est asymétrique lorsqu’il est lié tétraédriquement à quatre
atomes ou groupes d’atomes différents.
Il y a deux façons, et deux seulement, de disposer quatre substituants différents
autour d’un atome asymétrique. Les deux structures ainsi déterminées constituent
deux configurations. Dans ce qui suit, nous considérerons le seul cas où ce sont
des atomes de carbone qui sont asymétriques (doc. 31).
Pour s’entraîner : ex. 12 et 13
■ Cas d’une double liaison C=C
•Les deux molécules de but-2-ène présentées au document 32 sont séparables, car
elles ont des propriétés physiques différentes (doc. 33). Une rotation autour de l’axe
C 2 –C 3 pourrait faire passer formellement de l’une à l’autre. L’observation précédente
montre donc que la rotation autour de la double liaison n’est pas possible.
Ces deux structures constituent deux configurations du but-2-ène.
•Plus généralement, si chacun des deux atomes de carbone trigonaux, liés par une
double liaison, est lié par ailleurs à deux substituants différents, les structures obtenues
constituent encore deux configurations (doc. 34).