Écriture spécifique de la chimie organique

Les composés organiques peuvent être représentés grâce à la formule stylisée
ou simplifiée, ce qui parfois donne des formes cocasses ayant l’aspect d’animaux.
Les deux molécules dans l’encadré ont des noms triviaux basés sur leur ressemblance
avec ces animaux, soit le serpenténynénynol et le pinguinone. Cependant, leurs noms
systématiques, établis selon les règles de l’UICPA, sont respectivement:
(6Z,10Z)-11-(3-isopropylcyclopentyl)undéca-6,10-diène-4,8-diyn-1-ol et
3,4,4,5-tétraméthylcyclohexa-2,5-dién-1-one.
2
2.1 Écriture des formules
structurales
2.2 Classification selon
la charpente moléculaire
2.3 Classification des composés
organiques selon
les groupements
fonctionnels
2.4 Nomenclature des composés
organiques
Exercices supplémentaires
www.cheneliere.ca/hart
• Nomenclature d’un substituant
éthéré dans un substituant
déjà éthéré
• Nomenclature des éthers cycliques
Élément de compétence
• Appliquer les règles de la
nomenclature à des composés
organiques simples.
Écriture spécifique
de la chimie organique
La chimie organique date du milieu du
XVIII
e
siècle. Les alchi-
mistes de l’époque s’affairaient déjà à comprendre pourquoi
les composantes des minéraux étaient plus faciles à purifier et
supportaient mieux la chaleur que les composantes issues des plantes et des
animaux. L’expression chimie organique fut utilisée en 1807 par un chimiste
suédois nommé Jöns Jacob Berzelius (1779-1848). Il était également professeur
de botanique, de médecine et de pharmacie. Il qualifia d’«organique» toute
substance provenant d’un produit tiré du vivant. La compréhension de ces
composés organiques naturels était d’une telle complexité que les scientifiques
leur attribuaient l’existence d’une «force vitale» interne qui semblait, à cette
époque, impossible à définir et à reproduire. Ainsi, on croyait inconcevable de
synthétiser une molécule organique. Il fallut attendre jusqu’en 1828 pour que
Friedrich Wöhler (1800-1882) démontre qu’il était possible de synthétiser des
composés organiques en laboratoire, hors de tout organisme vivant. En effet, à
l’aide de cyanate d’ammonium (une substance minérale considérée comme
inorganique au
XIX
e
siècle) et de chaleur, il fabriqua de l’urée, un composant
naturel de l’urine… un composé organique!
OH
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chements sur la chaîne principale, on leur attribue le suffixe -yle au lieu de -
ane. Certaines ramifications plus complexes possèdent des noms spécifiques
(voir le tableau 2.5, page 53) ou sont nommées en tant que chaînes latérales
ramifiées (voir la rubrique « Enrichissement », page 55).
Exemples:
2.4 •Nomenclature des composés organiques 51
CH3
A
A
H
H
CH
OO O
ou
CH3CH2
H
OO
C
H
H
A
A
O
H
méthane méthyle (Me-)
A
A
H
H
CH
OO
A
A
H
H
C
OO
ou
CH3CH2CH2
ou
HH
OO
C
H
H
A
A
O
C
H
H
A
A
O
éthane éthyle (Et-)
A
A
H
H
CH
O
A
A
H
H
C
OO
A
A
H
H
C
OO
CHH
H
A
A
O
A
A
O
C
HH
H
A
A
O
C
H
H
A
A
OO
propane propyle (Pr-)
Exemple 1 2méthylpentane-
Exemple 2 3,4 diéthyl-5-méthyldécane-
Numéros
des positions
séparés par
des virgules pour
chaque ramification
Préfixes multiplicatifs (si nécessaire)
⫹ nom des ramifications (en ordre
alphabétique, chaque ramification
différente est séparée par un tiretO,
la dernière ramification est
fusionnée directement
avec le nom de la chaîne principale).
tiret
O
Nom de
la chaîne
principale
(alcane linéaire
correspondant)
3) Numéroter les carbones de la chaîne principale, d’une extrémité à l’autre, en
attribuant les plus petits indices de position possible aux ramifications. Deux
numérotations sont possibles, de gauche à droite ou de droite à gauche. Choisir
l’ensemble des indices de position indiquant le plus petit nombre. Attention! Il
ne faut surtout pas additionner les indices!
4) • Les ramifications sont nommées avant le nom de la chaîne principale; elles
sont donc considérées comme des préfixes. Le « e» terminal des ramifications
(en -yle) est alors tronqué.
• Les préfixes multiplicatifs (di-, tri-, tétra-, etc.) sont utilisés si l’on trouve
plusieurs fois la même ramification.
• La position de chaque ramification est indiquée par un chiffre devant le nom de
la ramification. Un trait d’union sépare le chiffre du nom. La dernière ramifica-
tion à être nommée est toujours fusionnée avec le nom de la chaîne principale.
• Les ramifications sont nommées par ordre alphabétique en ne tenant pas compte
des préfixes multiplicatifs (di-, tri-, tétra-, etc.) ni des préfixes sec- et tert-.
5) Finalement, en joignant toutes ces règles, le nom de l’alcane acyclique ramifié
est obtenu en suivant les indications présentées ci-dessous.
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109
Exercice 3.17 Déterminez la configuration (Rou S) des centres stéréogé-
niques suivants.
a)
b)
c)
d)
CH3
H
HH
H
H
Cl
H
H
H
H
H
'
'
C
CH3
NH2
H
'
H
P
O
O
OCH
CH3
HO
C
Exercice 3.18 Dessinez la structure du:
3.5 •Stéréoisomérie
Ensuite, observez la molécule à partir du côté opposé au groupe ayant la plus
petite priorité ou le numéro atomique le plus petit (OH) et déterminez si les
trois autres groupes, placés par ordre de priorité, s’étalent dans le sens horaire
(R) ou antihoraire (S).
Le nom de la molécule s’écrit donc comme suit: (R)-3-méthylhexane.
R (horaire)
C
CH3
CH2CH2CH3
H
CH3CH2
O
CH3
CH
3
CHCH
2
CH
3
Ph
a) c)
O
(S)-4-méthylcyclohexène
(S)-sec-butylbenzène
CH
2
PCHCHCH
2
CH
3
CH
3
b)
O
(R)-3-méthylpent-1-ène
e)
f)
g)
H
HS
NH2
pénicillamine
(anti-arthritique)
O
OH
ON
H
HO H
propranolol
(bêta-bloquant, anti-hypertenseur)
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3.5 •Stéréoisomérie 111
Un schéma d’un polarimètre est présenté à la figure 3.33. Voici comment il fonc-
tionne. Quand la lumière est allumée et le tube d’échantillon vide, on tourne le prisme
analyseur de façon que le faisceau lumineux qui a été polarisé par le prisme polarisant
atteigne l’oeil de l’observateur avec une intensité maximale. À ce stade, l’axe du prisme
polarisant et celui du prisme analyseur sont parallèles. Maintenant, on place un
échantillon dans le tube. Si la substance est optiquement inactive, aucun changement
ne se produit. Mais si une substance optiquement active est placée dans le tube, elle
dévie le plan de polarisation, et une certaine quantité de lumière est bloquée à travers
l’analyseur jusqu’à l’observateur. En tournant le prisme analyseur dans le sens horaire
ou antihoraire, l’observateur peut de nouveau retrouver l’intensité maximale de la
lumière.
L’angle est l’angle selon lequel le prisme analyseur doit être tourné; il s’agit de la
rotation observée. Il correspond à la déviation, en degrés, causée par une substance
optiquement active sur le faisceau de lumière polarisée. Si l’analyseur doit être tourné
vers la droite, dans le sens horaire, la substance optiquement active est définie comme
dextrogyre (); s’il est tourné vers la gauche, dans le sens antihoraire, elle est lévo-
gyre (–).
■FIGURE 3.33
Schéma d’un polarimètre
Lumière
non polarisée
Prisme
polarisant
Source
lumineuse
Axe du
prisme Lumière polarisée
Déviation
du plan
de la lumière
polarisée
Prisme
analyseur
Tube
d’échantillon
Angle α
Axe du prisme
Un polarimètre ou
spectropolarimètre est
un instrument utilisé pour déceler
l’activité optique. Une substance
optiquement active dévie un plan
de lumière polarisée contrairement
à une substance optiquement
inactive.
La rotation observée d’un échantillon d’une substance optiquement active
dépend de la structure moléculaire, de la concentration de l’échantillon, de la longueur
du tube d’échantillon, de la longueur d’onde de la lumière polarisée et de la tempé-
rature. Ces facteurs sont habituellement standardisés si l’on doit comparer l’activité
optique de différentes substances. Cette mesure est appelée la rotation spécifique ou
pouvoir rotatoire spécifique []et elle est obtenue à partir de l’équation suivante:
■FIGURE 3.32
Les axes des deux feuilles
de matière polarisante sont
perpendiculaires. Bien que chaque
disque soit presque transparent,
la région où ils se superposent
est opaque.
Pouvoir rotatoire spécifique  [ ]
t
(solvant)
lc
La rotation spécifique
ou pouvoir rotatoire spécifique
d’une substance optiquement
active (une version standardisée
de la rotation observée) est une
propriété physique caractéristique
de cette substance.
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Chapitre 3 •Isomérie
136
3.50 Supposons que chacun des quatre groupes de l’exercice 3.49 soit rattaché à un seul atome de carbone.
a) Dessinez la formule en trois dimensions de la configuration R de la molécule constituée par les groupes
de 3.49 a) et de 3.49 b),
b) Dessinez la formule en trois dimensions de la configuration S de la molécule constituée par les groupes
de 3.49 c) et de 3.49 d).
3.51 Déterminez si les centres stéréogéniques indiqués par un astérisque ont la configuration R ou Sdans les molécules
suivantes.
a) b) c)
3.52 Déterminez la configuration (R ou S) de la (⫹)-carvone, le composé qui confère leur parfum aux graines de carvi.
3.53 Le (⫺)-bromochlorofluorométhane (CHBrClF), une des molécules chirales les plus simples, présente
la configuration R. Dessinez la structure en trois dimensions du (R)-(⫺)-bromochlorofluorométhane.
3.54 Nommez les composés suivants à l’aide de la convention E-Z.
a) c)
b) d)
3.55 Deux représentations possibles du 1,2-dibromoéthène sont:
Déterminez précisément la relation entre ces deux structures.
3.56 Le 4-chloropent-2-ène (CH
3
OCHPCHOCHClOCH
3
) possède une liaison double qui peut exister sous
la configuration E ou Z et un centre stéréogénique qui peut présenter une configuration R ou S. Combien
de stéréoisomères sont possibles au total? Dessinez la structure de chacun d’eux et groupez les paires
d’énantiomères.
Br
Br
A A
A A
et
H
H
Br
H
A A
A A
Br
H
O
*
(⫹)-carvone
O
H
H
3
C
CH(CH
3
)
2
*
*
(⫺)-menthone
(Une cétone présente
dans la menthe poivrée)
H
'
'
C*
CO
2
H
CH
2
OH
H
H
2
N
(⫺)-sérine
(Un acide aminé présent
dans les protéines)
N*
(⫹)-amphétamine
(Un agent stimulant
du système nerveux central)
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