FICHE DE RÉVISION — ISOMÉRIE
Chimie organique 1 • Synthèse basée sur le TD12 (Isomérie)
1. Définition : qu’est-ce qu’un isomère ?
Isomères = même formule brute, mais structure différente. En général, leurs propriétés physico-chimiques peuvent
être différentes.
Deux grandes familles :
Isomères constitutionnels Même formule brute + connectivité différente Squelette • fonction • position
Stéréoisomères Même formule brute + même connectivité, mais structure 3D différenteConformations • cis/trans ou Z/E • énantiomères • diastéréoisomères
2. Isomères constitutionnels
• De squelette : même formule brute, squelette carboné différent. Exemple du TD : pentane, isopentane et
néopentane.
• Fonctionnels : même formule brute, mais fonction(s) chimique(s) différente(s). Exemple du TD : un alcool peut avoir
comme isomère fonctionnel un éther.
• Positionnels : même fonction chimique, mais position différente sur le squelette. Exemple : but-1-ène / but-2-ène.
Astuce TD : pour chercher les isomères d’une formule, commencer par les isomères positionnels, puis rechercher
les fonctions compatibles avec la formule brute.
3. Stéréoisomères : conformations des alcanes
Une liaison simple σ C–C permet une rotation. Une même molécule peut donc adopter plusieurs conformations. La
projection de Newman sert à les représenter.
• Décalée : plus stable, car moins d’encombrement stérique.
• Éclipsée : moins stable, car plus d’encombrement stérique.
• Pour le butane, la conformation la plus favorable place les gros substituants en anti.
4. Alcènes : cis/trans et Z/E
La double liaison C=C empêche la rotation libre. Deux arrangements spatiaux peuvent donc être distincts.
Cis/trans : cis = les substituants considérés sont du même côté ; trans = côtés opposés. Cette notation s’applique
dans le cas où les substituants permettent cette distinction.
Z/E : à utiliser notamment lorsque les quatre substituants autour de C=C sont différents.
Méthode Z/E :
1) classer les deux substituants de chaque carbone de la double liaison selon Cahn–Ingold–Prelog ;
2) si les deux groupes prioritaires sont du même côté → Z (Zusammen) ;
3) s’ils sont de côtés opposés → E (Entgegen).
5. Règles de Cahn–Ingold–Prelog (CIP)
1. Comparer le premier atome de chaque substituant : priorité au plus grand numéro atomique Z.
2. En cas d’égalité, comparer successivement les atomes suivants jusqu’à trouver une différence.
3. Une double liaison est traitée comme deux liaisons simples ; une triple comme trois.
À retenir : O > C > H lorsqu’on compare directement ces atomes, car le numéro atomique de O est supérieur à
celui de C, lui-même supérieur à celui de H.
6. Chiralité et carbone asymétrique
Une molécule chirale n’est pas superposable à son image dans un miroir. Le TD associe la chiralité à l’absence
d’élément de symétrie.
Un carbone asymétrique C* porte quatre substituants différents. La présence d’un seul C* permet de conclure à une
molécule chirale ; avec plusieurs C*, il faut vérifier la structure et la symétrie.
7. Énantiomères vs diastéréoisomères
Énantiomères Images l’une de l’autre dans un miroir et non superposables.Configuration opposée à tous les centres chiraux correspondants.
Diastéréoisomères Stéréoisomères qui ne sont pas images miroir l’un de l’autre.Au moins un centre diffère, mais pas tous.
Avec n centres chiraux, le nombre maximal théorique de stéréoisomères est 2■. Attention : ce nombre peut être
réduit en présence d’une forme méso.
8. Configuration R/S d’un C*
Étapes :
1) attribuer les priorités 1 → 4 selon CIP ;
2) placer le substituant de priorité 4 à l’arrière ;
3) suivre 1 → 2 → 3 : sens horaire = R, sens antihoraire = S.
Projection de Fischer : les groupes horizontaux viennent vers l’observateur ; les groupes verticaux partent vers
l’arrière. Une rotation de 180° conserve la configuration ; une rotation de 90° ou 270° ne la conserve pas.
9. Cas particulier : composé méso
Un composé possédant plusieurs centres chiraux peut être achiral malgré ses centres asymétriques s’il possède une
symétrie interne : c’est une forme méso. Le TD utilise l’acide tartrique comme exemple : 3 stéréoisomères au total,
dont 2 énantiomères optiquement actifs et 1 forme méso optiquement inactive.
10. Pouvoir rotatoire — loi de Biot
[α] = α / (l × C)
α = angle observé (°) ; l = longueur de la cellule en dm ; C = concentration massique en g/mL. Si [α] est positif →
substance dextrogyre (+) ; s’il est négatif → lévogyre (−). Deux énantiomères ont des pouvoirs rotatoires opposés.
Conversion importante : 1 cm = 0,1 dm ; 15 cm = 1,5 dm.
11. Méthode express pour les exercices du TD
① Même formule brute ? → oui : chercher le type d’isomérie.
② Connectivité différente ? → isomère constitutionnel.
③ Connectivité identique mais espace différent ? → stéréoisomère.
④ C=C ? → vérifier cis/trans ou appliquer CIP pour Z/E.
⑤ C* ? → attribuer CIP puis R/S.
⑥ Plusieurs C* ? → comparer les configurations pour distinguer énantiomères/diastéréoisomères et rechercher une
éventuelle forme méso.
⑦ Polarimétrie ? → utiliser [α] = α/(lC) et convertir l en dm.
12. Points à savoir absolument pour l’examen
✓ Définir isomères constitutionnels et stéréoisomères.
✓ Distinguer squelette / fonction / position.
✓ Reconnaître une conformation décalée ou éclipsée et expliquer la stabilité.
✓ Déterminer cis/trans et Z/E avec CIP.
✓ Attribuer les priorités CIP.
✓ Identifier un C* et déterminer R/S.
✓ Distinguer énantiomères, diastéréoisomères et composé méso.
✓ Utiliser la loi de Biot dans les exercices de pouvoir rotatoire.
Source : TD12 – Chimie organique 1 – Isomérie, Prof. Focant, ULiège.
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