Nomenclature Enantiómeros, caractéristiques, propriétés et exemples

Le énantiomères sont ces paires de composés organiques (et inorganiques) constitués de deux images miroir qui ne peuvent se chevaucher les unes sur les autres. Lorsque l'inverse se produit, par exemple dans le cas d'une balle, d'un club de golf ou d'une fourchette, on parle d'objets achiraux.

Le terme chiralité a été inventé par William Thomson (Lord Kelvin), qui a défini un objet est chiral si elle ne peut pas se superposer à son image miroir. Par exemple, les mains sont des éléments chiraux, car la réflexion de la main gauche, même si elle tourne, ne coïncidera jamais avec l'original.

Une façon de démontrer ce qui précède est de placer la main droite sur la gauche, en découvrant que les seuls doigts qui se chevauchent sont ceux du milieu. En fait, le mot chiral dérive du mot grec cheir, qui signifie "main".

Dans le cas du titulaire de l'image ci-dessus, si votre réflexion pour faire demi-tour, il cadrerait parfaitement dans l'original, ce qui se traduit par un objet achiral.

Index

• 1 carbone asymétrique
• 2 nomenclature
  • 2.1 Règles de séquences ou de priorités
• 3 Caractéristiques des énantiomères
• 4 propriétés
• 5 exemples
  • 5.1 Thalidomide
  • 5.2 Salbutamol et limonène
• 6 références

Carbone asymétrique

Quelle forme géométrique un ensemble d'atomes doit-il être considéré comme chiral? La réponse est tétraédrique; c'est-à-dire que pour un composé organique, l'atome de carbone doit avoir un arrangement tétraédrique autour de lui. Cependant, bien que cela s'applique à la plupart des composés, ce n’est pas toujours le cas.

Alors que ce composé CW hypothétique₄ être chiral, tous les substituants doivent être différents. Si ce n'était pas le cas, la réflexion du tétraèdre pourrait se chevaucher après certaines rotations.

Ainsi, le composé C (ABCD) est chiral. Lorsque cela se produit, l'atome de carbone lié à quatre substituants différents est appelé carbone asymétrique (ou carbone stéréogénique). Lorsque ce carbone "regarde" le miroir, sa réflexion et celle-ci constituent le couple énantiomérique.

Dans l'image supérieure, trois paires énantiomères du composé C (ABCD) sont illustrées. Considérant seulement la première paire, sa réflexion n'est pas superposable, car en retournant seules les lettres A et D coïncident, mais pas C et B.

Quelle relation les autres paires d'énantiomères ont-elles entre elles? Le composé et son image de la première paire énantiomère sont des diastéréoisomères des autres paires.

En d'autres termes, les diastéréoisomères sont des stéréoisomères du même composé, mais sans être le produit de leur propre réflexion; c'est-à-dire qu'ils ne sont pas son image miroir.

Une façon pratique de saisir est par l'utilisation de modèles, certains d'entre eux simple et armé d'une boule de dessins animés, des baguettes et des masses d'argile pour représenter des atomes ou des groupes.

Nomenclature

Le changement de lieu de deux lettres produit un autre énantiomère, mais si trois lettres sont déplacées, l'opération retourne au composé d'origine avec une orientation spatiale différente.

Ainsi, en changeant deux lettres se traduit par deux nouveaux énantiomères et en même temps, deux nouveaux diastéréomères du couple initial.

Cependant, comment différencier ces énantiomères les uns des autres? C'est là que la configuration R-S absolue apparaît.

Les chercheurs qui l'ont mis en œuvre sont Cahn, Sir Christopher Ingold et Vladimir Prelog. Pour cette raison, il est connu sous le nom de système de notation (R-S) de Cahn-Ingold-Prelog.

Règles de séquences ou de priorités

Comment appliquer cette configuration absolue? Tout d'abord, le terme "configuration absolue" désigne la disposition spatiale exacte des substituants sur le carbone asymétrique. Ainsi, chaque arrangement spatial a sa propre configuration R ou S.

L'image supérieure illustre deux configurations absolues pour une paire d'énantiomères. Pour désigner l'un des deux comme R ou S, les règles de séquences ou de priorités doivent être suivies:

1- Le substituant ayant le numéro atomique le plus élevé est celui qui a la plus haute priorité.

2- molécule de telle sorte que l'atome ou le groupe de points de priorité inférieure est orientée en arrière du plan.

3- liens flèches sont dessinées et un cercle est dessiné dans le sens descendant de priorité. Si cette direction est identique dans le sens des aiguilles d'une montre, la configuration est R; si c'est dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, alors la configuration est S.

Dans le cas de l'image, la zone rouge marquée avec le numéro 1 est le substituant la plus haute priorité, et ainsi de suite.

La sphère blanche, celle du nombre 4, correspond presque toujours à l'atome d'hydrogène. En d'autres termes, l'hydrogène est le substituant de priorité inférieure et compte en dernier.

Exemple de configuration absolue

Dans le composé de l'image ci-dessus (l'acide aminé L-sérine), l'atome de carbone asymétrique ayant des substituants suivants: CH₂OH, H, COOH et NH₂.

Les règles ci-dessus pour ce composé, le substituant de plus haute priorité est le NH₂, suivi du COOH et enfin du CH₂OH. On comprend que le quatrième substituant est le H.

Le groupe COOH a priorité sur CH₂OH, car forme trois liaisons carbone avec des atomes d'oxygène (O, O, O), tandis que dans l'autre sens qu'un seul OH (H, H, O).

Caractéristiques des énantiomères

Les énantiomères manquent d'éléments de symétrie. Ces éléments peuvent être soit le plan, soit le centre de symétrie.

Lorsque ceux-ci sont présents dans la structure moléculaire, il est très probable que le composé soit achiral et, par conséquent, ne peut pas former d'énantiomères.

Propriétés

Une paire d'énantiomères présente les mêmes propriétés physiques, telles que le point d'ébullition, le point de fusion ou la pression de vapeur.

Cependant, une propriété qui les différencie est la possibilité de faire pivoter la lumière polarisée, ou ce qui est identique: chaque énantiomère présente ses propres activités optiques.

Les énantiomères qui font tourner la lumière polarisée dans la direction de réglage de gain dans le sens horaire (+), tandis que ceux qui tournent dans le sens antihoraire pour acquérir le (-) de configuration.

Ces rotations sont indépendantes de la disposition spatiale des substituants sur le carbone asymétrique. En conséquence, un composé de configuration R ou S peut être (+) et (-).

En outre, si les concentrations des deux énantiomères (+) et (-) sont égales, la lumière polarisée ne dévie pas de sa trajectoire, et le mélange est optiquement inactif. Lorsque cela se produit, le mélange est appelé mélange racémique.

À leur tour, les dispositions spatiales régissent la réactivité de ces composés contre les substrats stéréospécifiques. Un exemple de ceci est le cas de la stéréospécificité des enzymes, qui ne peut agir sur certains énantiomère, mais pas sur son image miroir.

Des exemples

De nombreux énantiomères possibles, nous avons comme exemples les trois composés suivants:

Thalidomide

Laquelle des deux molécules a la configuration S? Celui de gauche L’ordre de priorité est le suivant: l’atome d’azote, le groupe carbonyle (C = O) et le groupe méthylène (-CH).₂-).

En parcourant les groupes, utilisez le sens des aiguilles d'une montre (R); cependant, comme l'hydrogène pointant hors du plan, la configuration vue de l'angle d'inclinaison arrière correspond effectivement à S, tandis que dans le cas de la droite molécule, un atome d'hydrogène (la priorité la plus basse) signale une fois vers l'arrière de l'avion.

Salbutamol et limonène

Laquelle des deux molécules est l'énantiomère R: celle ci-dessus ou celle ci-dessous? Dans les deux molécules, le carbone asymétrique est lié au groupe OH.

Etablir l'ordre des priorités pour la molécule ci-dessous qui donne: d'abord le OH, le second le cycle aromatique et le troisième le groupe CH₂-NH-C (CH₃)₃.

En parcourant les groupes, un cercle est dessiné dans le sens des aiguilles d’une montre; c'est donc l'énantiomère R. Ainsi, la molécule ci-dessous est l'énantiomère R, et la molécule supérieure est le S.

Dans le cas du composé (R) - (+) - limonène et (S) - (-) - limonène, les différences sont les sources et les odeurs. L'énantiomère R est caractérisé par une odeur d'oranges, tandis que l'énantiomère S a une odeur de citron.

Références

1. T.W. Graham Solomons, Craigh B. Fryhle. Chimie Organique (Dixième édition, p 188-301) Wiley Plus.
2. Francis A. Carey. Chimie organique. Dans Stéréochimie. (Sixième édition., P. 288-301). Mc Graw Hill.
3. Zeevveez (1er août 2010). Réflexion de miroir de fourche. [Figure]: Extrait le 17 avril 2018 de: flickr.com
4. G. P. Moss. Terminologie de base de stéréochimie (Recommandations IUPAC 1996) chimie pure et appliquée, Volume 68, numéro 12, pages 2193-2222, ISSN (en ligne) 1365-3075, ISSN (Print) 0033-4545, DOI: doi.org
5. Molecule of the Week Archive. (1er septembre 2014). Thalidomide. Récupéré le 17 avril 2018 de: acs.org
6. Jordi Picart. (29 juillet 2011). Affectation des configurations R et S dans un centre chiral. [Figure] Récupéré le 17 avril 2018 de: commons.wikimedia.org