LA CHIMIE EN STEREO (Correction)

L A C HIMIE EN S TEREO (Correction)
1. Un coup de Phil
1.1. En quoi consiste la chiralité ?
La chiralité est la dissymétrie qui peut exister entre un objet et son image dans un miroir plan.
1.2. Quels objets chiraux sont proposés dans la BD ?
Main, casserole, tire-bouchon, escargot
1.3. Proposer un autre objet chiral et un objet achiral (qui n’est pas chiral)
Un pied ou une chaussure sont des objets chiraux.
Une assiette sans motif, ou tout autre objet présentant une symétrie
1.4. Qu’est ce qui distingue des plantes grimpantes comme la glycine et le houblon ?
La glycine s’enroue en hélice droite, alors que le houblon s’enroule en hélice gauche.
1.5. Quelle est la particularité de la molécule d’ADN ?
La molécule d’ADN présente un enroulement en hélice droite
1.6. Quelle est la particularité des acides α aminés naturels ?
Tous les acides α aminés naturels ont une configuration gauche appelée L
1.7. Que sont deux énantiomères ?
Deux énantiomères sont deux objets image l’un de l’autre dans un miroir plan.
1.8. Qu’est-ce qu’un carbone asymétrique ?
Un carbone asymétrique est un atome de carbone qui porte quatre constituants différents.
1.9. En quoi la synthèse asymétrique est-elle un enjeu de l’industrie pharmaceutique ?
La synthèse asymétrique est un enjeu industriel car elle permet de n’obtenir que l’un des deux énantiomères
sachant qu’ils ne présentent pas les mêmes propriétés.
2.Enantiomérie.
2.1. Un coup de main
2.1. Parmi les lettres en capitales d'imprimerie suivantes C – H – I – R – A – L – E – S, quelles sont celles qui possèdent un énantiomère.
Les représenter (en s'aidant éventuellement du miroir).
R, L et S possèdent un énantiomère
2.2. Justifier que les objets tenus par Phil le chimiste au début de la BD sont chiraux. Quel(s) problème(s) peuvent-ils poser lors de leur
utilisation ?
Les objets ne présentent pas de symétrie, ils sont donc chiraux.
Ils sont adaptés pour les droitiers, pas pour les gauchers.
2.2. Ca Cram
Préciser la façon dont est représentée :
une liaison dans le plan de
représentation :
AB
une liaison en avant du plan de représentation : :
AB
une liaison en arrière du plan de représentation : :
AB
2.3. Ah si … métrique
2.3.1. Proposer une formule développée du bromochlorofluorométhane.
2.3.2. L’atome de carbone est-il asymétrique ? Pourquoi ?
L’atome de carbone est asymétrique car il possède quatre substituants différents.
2.4. Qui râle ?
2.4.1. La molécule de bromochlorofluorométhane est-elle chirale ? Pourquoi ?
Oui car elle ne se superpose pas à son image dans un miroir (et elle possède un seul carbone asymétrique.
2.4.2. Compléter les représentations de Cram ci-contre:
2.4.3. A l’aide de la BD Phil le chimiste identifier les formes R (rectus) et S (sinister). (Ecrire R ou S à coté de la représentation)
2.5. C’est sinistre
sens de "rotation" 1 (Br → Cl → F) : sens des aiguilles d’une montre.
sens de "rotation" 2 (Br → Cl → F) : sens inverse des aiguilles d’une montre
2.5.1. Retrouve-ton l’identification R et S 2.4.3. ? oui
2.5.2. Les atomes liés au carbone asymétrique sont classés par ordre de priorité par numéro atomique (le plus grand numéro atomique est
n°1 et ainsi de suite jusqu’au plus petit numéro atomique, n°4)
Classer les quatre atomes de la molécule de bromochlorofluorométhane liés à l’atome de carbone.
n°1 : Br (Z = 35) n°2 : Cl (Z = 17) n°3 : F (Z = 9) n°4 : H (Z = 1)
2.5.3 Compléter les phrases ci-dessous extraites d’un cours de chimie organique :
Pour déterminer la configuration absolue R ou S d’un carbone asymétrique, on "regarde" le carbone asymétrique
dans l’axe de la liaison C*−atome (substituant) n°4 (C* au premier plan et l’atome (substituant) n°4 dirigé vers
l’arrière).
Les trois autres atomes (substituants) se présentent alors :
- s o i t d a n s l e se ns d e xt r o r s e ( o n p as s e d e 1 à 2 et à 3 c o m m e s i o n t o ur n a i t u n v o la n t ve r s l a droite ) : le carbone
porte alors le descripteur R (du latin rectus = droite).
- s o i t d a n s l e se ns s i ni st r o r se ( o n p a s s e d e 1 à 2 e t à 3 c o m m e s i o n t o ur n ai t un vo l a nt v e r s l a gauche) : le
carbone se voit alors attribuer le descripteur S (du latin sinister = gauche)
C
H
H
H
H
H
F
Br
Cl
C
H
H
H
H
H
F
Cl
Br
R S
CF
Cl
Br
H

2.6. Acides α aminés
2.6.1. Pour les molécules d’acides α-aminés suivantes repérer le (ou les) carbone(s) asymétrique(s) par un astérisque (*)
C
O
OH
CH
2
NH
2
C
O
OH
CH
CH
3
NH
2
C
O
OH
CH
CH
CH
3
CH
3
NH
2
glycine alanine valine
C
O
OH
CH
C
4
H
9
NH
2
OH
C
O
CH
2
CH
NH
2
C
OH
O
NH
2
CH
CH
2
C
O
OH
H
5
C
6
leucine acide aspartique phénylalanine
2.6.2. Parmi les molécules d’acides α-aminés précédentes quelles sont celles qui sont chirales ou achirales ?
Seule la glycine nest pas chirale (toutes les autres possèdent un carbone asymétrique)
2.6.3. Schématiser ci-dessous les deux énantiomères de l'alanine puis de la valine en représentation de Cram.
2.6.4. Identifier sur les représentations ci-dessus les formes R et S de l’alanine. (Précision le groupe COOH est prioritaire par rapport au
groupe CH
3
)
2.7. Activité biologique
2.7.1. Identifier (*) le carbone asymétrique de la DOPA.
2.7.2. Donner la représentation de Cram de la L-DOPA.
3. Diastéréoisomérie
3.1. Compléter le tableau
mo lécul es diastéréoisomères identiques 3.2. Dans le cas des diastéréoisomères identifiés, préciser l'isomérie Z ou
E.
2a et 2 b : E
2c : Z
1a, b et c 1a/1b et 1b/1c
2a, b et c 2a (2b) et 2c 2a et 2b
4. Bilan
Passe-t-on de A à B par libre rotation autour des liaisons simples ?
A et B sont
-
elles images l'une de l'autre dans un miroir
?
A et B sont
identiques
A et B sont
énantiomères
OUI/
NON
OUI
/NON
A et B sont
diastéréoiomères
OUI/NON OUI/NON
* *
* *
*
R
C
H
HH
H
C
H
COOH
HH
HOOC
NH
2
CH
3
H
2
N
H
3
C
S
C
H
HH
H
C
H
COOH
H
(H
3
C)
2
HC
CH(CH
3
)
2
HOOC COOH
NH
2
H
2
N
*
C C
CH
3
CH
3
H
Br
Br H
CC
CH
3
CH
3
Br
Br
HH
C C
CH
3
H
Br
Br
HCH
3
C C
Cl
BrH
H
C C
Br
ClH
H
C C
Cl
HH
Br
1b1a 1c
2c
2b
2a
OH
OH
OH
O
NH
2
1b et 1c sont
énantiomères
S
C
H
H
H
H
H
CH
2
C
6
H
5
O
2
HOOC
H
2
N
c’est la liaison CH qui est en arrière