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Isomérie : stéréoisomérie de configuration
Vue d'ensemble : carbone asymétrique et notation CIP

Sommaire
définition

Les stéréoisomères sont des isomères à même formule développée, mais qui ne diffèrent que par leur géométrie spatiale.

Stéréoisimères de configuration
Stéréoisimères de configuration
(Figure : vetopsy.fr)

Il existe deux types de stéréoisomérie :

Vue d'ensemble des stéréoisoméries 
  de configuration

définition

Deux stéréoisomères (même formule semi-développée mais structures spatiales différentes) sont dits stéréoisomères de configuration s’il est nécessaire de rompre des liaisons pour passer de l’un à l’autre.

Prenons l'exemple d'une molécule avec une liaison $\ce{C=C}$, cette liaison $\ce{π}$ provoque une rigidité moléculaire qui empêche toute rotation autour d'elle.

La configuration (versus conformation) est une disposition de groupes substituants différents sur un carbone donné.

  • Cette rupture de liaison nécessite donc une forte énergie (200 kJ.mol–1), non disponibles par l'agitation thermique.
  • Acide aminé chiral
    Acide aminé chiral
    (Figure : vetopsy.fr)
    On pourra donc les isoler facilement.

Carbone asymétrique

définition

En chimie organique, un atome de carbone asymétrique (centre asymétrique ou carbone chiral ou carbone substitué asymétriquement) est un carbone tétraédrique qui possède quatre substituants de natures différentes.

C'est le cas par exemple de l'acide aminé de la figure ci-contre ou de la molécule ou des stéréoisomères de configuration de la première figure.

Ce carbone asymétrique est hybridé sp3.

Notations CIP
Notations CIP
(Figure : vetopsy.fr)

Règles de Cahn-Ingold-Prelog (CIP)

En chimie organique, les règles de priorité de Cahn, Ingold et Prelog (conventions CIP), du nom des chimistes Robert Sidney Cahn (1899-1981), Christopher Kelk Ingold (1893-1970) et Vladimir Prelog (1906-1998), sont un ensemble de lois utilisées pour nommer des stéréoisomères de manière univoque.

Le but du système CIP est d'assigner :

  • une notation R/S à chaque centre stéréogène, i.e. en général, un carbone asymétrique ;
  • une notation Z/E à chaque liaison double.
livre

Pour les règles de la configuration du centre asymétrique ou stéréogène, voir Isomérie.

1. Dans la notation notation R/S, les règles sont simples, mais encore faut-il les connaître !

  • Sans rentrer dans les détails, la règle principale est de classer les quatre atomes liés au C* par ordre atomique décroissant. Dans Isomérie, vous pourrez voir des exemples et les règles suivantes si des atomes sont identiques, par exemple 2 C reliés au C*.
  • On regarde ensuite la molécule avec le C4 en arrière. Puis, on voit si pour passer du 1 au 2 on tourne :
    • à droite, i.e. notation R (Rectus ou droit en français) ;
    • à gauche, i.e. notation S (Sinistrus ou gauche en français).
Représentation de Fischer et glycéraldéhyde
Représentation de Fischer et glycéraldéhyde
(Figure : vetopsy.fr d'après Jfmelero)

2. Dans la notation Z/E, relative à une double liaison, c'est encore plus simple !

  • On classe les 2 atomes de chaque côté de la double liaison par la notation R/S (1, 2 et 1', 2').
  • On regarde les deux groupes prioritaires :
    • s'ils sont tous les deux du même côté, la double liaison est dite Z (de l'allemand, " Zusammen ", ensemble) ;
    • s'ils sont de chaque côté, ll'isomère est E (de l'allemand " Entgegen ", opposé).

3. La nomenclature D/L est définie par rapport à la position du substituant porté par le carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction la plus oxydée, les molécules étant représentées en projection de Fischer.

Par exemple, pour les sucres, dans lesquels cette nomenclature est la plus utilisée :

  • pour les sucres D, l'avant-dernier carbone est représenté avec l'hydrogène ($\ce{H}$) sur la gauche et l'hydroxyle ($\ce{OH}$) sur la droite ;
  • pour les sucres L, l'hydrogène est à droite et l'hydroxyle à gauche.
attention

À part pour le glycéraldéhyde, la nomenclature L et D n'a rien à voir avec le pouvoir rotatoire.

Chiralité, énantiomères et diastéroisomères

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014