Bac - Représentation Spatiale des Molécules - Questions qui fâche

[invite02ef1013]

Bonjour(soir) à toute la communauté,

Je vais tenter de faire court, j'ai un petit pépin sur un exo d'un chapitre bien particulier :
La Représentation spatiale des Molécules.

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** Rappel important pour la suite **
En stéréoisomérie, il existe une méthode "simple" dans le cas d'une molécule à deux atomes de carbones asymétriques afin de déterminer s'il s'agit d'une énantiomérie ou d'une diastéréoisomérie par rapport à une molécule de référence :
-Si les deux atomes de C* présentent une stéréoisomérie de configuration (rompre la liaison puis la reformer) => Diast.
-Si seulement un atome C* présente une stéréoisomérie de configuration => Enantiomérie.
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Il s'agit du cas B de l'exercice 21 dont je vous joint une image ici :

http://imageshack.us/scaled/landing/35/chime21.png

Alors la correction stipule qu'il s'agit de molécules IDENTIQUES.

Je ne suis pas tout à fait d'accord:

"Décomponsons" les molécules en deux parties (gauche et droite) :

Carbone asymétrique de droite :

Pas de probleme il s'agit d'une conformation : le H situé sur la plan de la feuille passe a la place du CH3 derrière le plan, qui se substitue au CH3 de devant, enfin ce dernier repasse à la place du H.
Il suffit de "tourner" la molécule.
Remarquez que le plan de la feuille ne change pas pour la partie de la droite :
Les traits pleins et hachurés sont superposables si vous observez bien.

Carbone asymétrique de gauche :

Là gros souci, le plan de la feuille est modifié :
Les traits pleins et hachurés qui avant se retrouvaient étaient en haut, se retrouvent désormais en bas.
Par rapport à celà deux questions :

1° Comment fait on dans ce genre de cas pour déterminer le type de stéréo isomérie, surtout pour ceux qui comme moi alimentent certaines difficultés à représenter dans l'espace.

2° Dans ce cas particulier pourquoi considèrent-t-il que le C* de gauche présente une stéréo de configuration (cf rappel du haut)


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Questions ouvertes par rapport à ce même chapitre :

1° Sommes nous tous d'accord pour dire que la diastéréoisomérie ne s'applique qu'aux molécules ayant 2 carbonnes asymétriques, jamais pour celles qui n'en possédent qu'un.

2° Toutes les stéréoisomérie de configuration d'une molécule à 1 C* sont forcément des énantiomère.

3° Cas d'une molécule présentant une diastéréosiomérie de type E :
http://imageshack.us/a/img823/4463/chimeze.png
Il est dit qu'il s'agit d'une molécule achirale selon la correction, ce qui est vrai puisqu'elle présente un centre de symétrie très clairement discernable.
Cependant si on se réfère à la deuxième définition de la chiralité, comme étant la non-superposabilité sur l'image dans un miroir plan, on constate qu'elle n'est pas superposable à son image, vérifiez par vous même en dessinant le symétrique par rapport à un axe.
Cette définition du bouquin tient-elle donc toujours ?
Ou peut on considérer que les groupes CH3 et H peuvent tourner autour du C, ce qui d'après mes souvenirs de 1ere est impossible a cause de la double liaison alcénique C=C ...


D'avance UN TRES GRAND MERCI à tous ceux qui auraient répondu à ce post,

Et bon courage à tous dans vos révisions !!
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[Kemiste]

Bonjour,

Pour le cas B

Tout d'abord tu ne peux pas parler du "carbone asymétrique de droite", car ce n'est pas un carbone asymétrique. En effet ce carbone porte deux substituants identiques (-CH₃).

Pour le carbone asymétrique de gauche tu as bien un carbone asymétriquec car il porte quatre substituants différents. Si tu effectues une rotation de 180° au niveau de la liaison C-C (au niveau de la molécule de gauche), le -Cl "en bas" dans le plan de la feuille se retrouve "en haut", le -CH₃ se retrouve derrière le plan et le -H se retrouve devant. Cette molécule est donc identique à celle de droite.

Pour les questions ouvertes

1/ La diastéréoisomérie s'applique à des molécules ayant au moins deux carbones asymétriques.

2/ oui

3/ Un alcène est plan et il est tout à fait supposable son image dans un miroir plan. Dans ton exemple, si tu prends l'image de ton alcène dans un miroir plan et que tu le "retourne" de 180°, tu retombes bien sur l'alcène. Un alcène est donc achirale.
Et non pas de rotation au niveau d'une liaison C=C !

[Kemiste]

Petite précision, pour avoir des diastéréoisomères il faut au moins 2 carbones asymétriques mais on peut également avoir des énantiomères avec au moins 2 carbones asymétriques.

[ZuIIchI]

Le 2ème couple est bien un couple de molécules identiques.

Le carbone de droite n'a pas de stéréochimie car tous les substituants ne sont pas différents.

Par contre le carbone de gauche possède 4 substituants différents. Quand on cherche à déterminer la configuration absolue de ce carbone on se rend compte que dans les 2 cas elle est S. Donc rien ne change entre les 2 molécules. Il suffit de faire une rotation de 60° autour de l'axe C*C* pour s'en rendre compte.

Pour les questions ouvertes :

1° Juste ! Un couple de diastéréoisomères est un couple de molécules qui présente une isomérie de configuration mais qui n'est pas un couple d'énantiomères. Si on a qu'un seul carbone, forcément les 2 possibilités de configuration constitueront un couple d'énantiomères.

2° Oui (Cf. ma réponse à 1°)

3° La définition d'une molécule chirale est : une molécule chorale est une molécule qui ne présente pas d'axe de rotation impropre. J'entend par "axe de rotation impropre" (S pour la notation dans la théorie des groupes) un axe de rotation suivi d'une réflexion par rapport à un plan de symétrie perpendiculaire à cet axe.

Le centre d'inversion, on centre de symétrie, est un axe S¹₂. Je vais illustrer avec ton exemple. Considère la position de la molécule sur ton dessin. Maintenant imagine qu'il y a un axe de symétrie qui passe perpendiculairement à la double liaison. Le méthyle en haut à droite se retrouve donc en haut à gauche et celui en bas à gauche se retrouve en bas à droite. Ensuite, le plan de réflexion : Il passe perpendiculairement à l'axe de rotation et à travers la double liaison : le méthyle en haut à gauche se retrouve en bas à gauche et celui et haut à droite se retrouve en bas à droite.

Résultat : on retombe sur la molécule du début !

Ou pour faire plus simple : si tu tournes de 180° autour d'un axe perpendiculaire à la double liaison la molécule que tu obtiens à travers un miroir tu retombe aussi sur la molécule du début.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kemiste]

On retombe un peu sur ce que j'ai dit... Et pas sur qu'au lycée on voit la théorie des groupes...

[ZuIIchI]

J'étais en train de taper mon message quand tu as envoyé le tien. Je n'ai donc pas vu que quelqu'un avait répondu ...

Et pour la théorie des groupes c'était à titre d'indication si il voulait des illustrations ou des exercices de symétrie moléculaire ... Le programme a beaucoup changé depuis que j'ai quitté le lycée.

[Kemiste]

A me relire mon message parait plus négatif que ce qu'il était!

C'est vrai que le programme à l'air d'avoir pas mal changé! Je ne me souviens pas d'avoir vu ces problèmes de stéréochimie quand j'ai passé le bac...

Fin de la parenthèse!

[invite02ef1013]

Merci énormément pour toute vos réponses, je n'en espérais pas tant :

Oui en effet pour le carbone asymétrique de droite, je suis allé un peu trop vite en lisant la molécule n_n

En ce qui concerne la théorie des groupes, nous ne l'avons pas abordé effectivement, toutefois Zuuchi merci d'avoir pris un peu de ton temps pour m'en expliquer une partie, elle m'a été d'une grande utilité, pour comprendre ce qu'on entend réellement par "axe de symétrie" en représentation spatiale.

Plus généralement en réponse à Kemiste lorsqu'on fait face à ce genre de rotation à 120 ou 180° comme dans le cas B du carbone asymétrique (C* de gauche donc ) :
Comment savoir précisemment que c'est le CH3 qui se retrouve derrière et non le H ?
Intuitivement il se trouve que j'aurai fait comme eux mais c'est arbitraire, de plus j'aurais inversé la position du trait plein avec le H avec celle du trait hachuré avec le CH3, dans la représentation de cram. (donc en réalité la molécule reste-t-elle quelle mais la commodité visuelle est plus cohérente ?)

Petite image pour illustrer rapidement :
http://imageshack.us/a/img801/9162/chime21b.png

[HarleyApril]

Bonjour
Je rappelle que les images doivent être hébergées sur le site Futura

Pour la modération

[Kemiste]

Après c'est juste une rotation... Si tu fais une rotation à 180°, le substituant qui est "derrière" ne peut pas rester "derrière", il passe forcement "devant", (idem un substituant "devant" passe "derrière") et un substituant qui est dans le plan reste dans le plan.

Intuitivement il se trouve que j'aurai fait comme eux mais c'est arbitraire, de plus j'aurais inversé la position du trait plein avec le H avec celle du trait hachuré avec le CH3, dans la représentation de cram.

Tu veux dire que tu aurai laissé le -H avec un trait plein et le -CH₃ avec le trait pointillé mais que sur la représentation tu aurais inversé leur place? Si c'est ça, la molécule reste la même. Mais pourquoi vouloir inverser? Au contraire, si tu regarde le carbone adjacent, c'est plus cohérent comme elle est représentée.