La diastéréoisomérie : un nom qui s’applique à deux cas Vous aurez remarqué que le mot « diastéréoisomère » est utilisé pour caractériser deux cas d’isomérie : • les isomères cis/trans ; • les molécules chirales à plus d’un carbone asymétrique qui ne sont pas l’image miroir l’une de l’autre. Les stéréosisomères comprennent les énantiomères (les isomères images miroir) et les diastéréoisomères (les autres isomères). Les isomères cis/ trans sont une sous-catégorie des diastéréoisomères.
Il peut sembler bizarre que deux relations d’isomérie aussi différentes en apparence se nomment toutes deux de la même façon. Toutefois, il faut rappeler que la diastéréoisomérie se définit comme la relation d’isomérie selon laquelle les molécules ne diffèrent pas par leur constitution, mais par l’arrangement de leurs atomes dans l’espace et qui ne sont pas des énantiomères. Ainsi, certaines molécules « R et S » sont aussi des molécules « cis et trans ». Bien sûr, une condition est nécessaire pour que des diastéréoisomères puissent être cis/trans en plus de R/S : ils doivent être cycliques. À cause de la rigidité du cycle, les molécules cycliques ne permettent pas la rotation libre des groupements (condition pour l’isomérie cis/trans) et peuvent comporter des atomes de carbone portant quatre groupements différents (condition pour une molécule chirale et la notation R/S). Le système R/S est recommandé pour nommer les isomères cis/trans de molécules cycliques, parce que l’isomérie est due à des carbones asymétriques et parce que le système cis/trans est ambigu. En effet, il existe souvent deux isomères trans différents qui sont des énantiomères l’un de l’autre. L’exemple suivant donne les deux noms possibles pour une molécule cyclique (figure 3.13). Remarquez que, dans le cas présent, l’appellation cis/trans est moins spécifique : il existe en effet deux molécules trans différentes. Le système R/S a un autre avantage par rapport au système cis/trans : il permet de nommer les isomères de molécules cycliques qui comportent un nombre de carbones asymétriques différent de deux.
(1R,2R)-1,2-diméthylcyclohexane
(1S,2S)-1,2-diméthylcyclohexane
trans-1,2-diméthylcyclohexane
(1R,2S)-1,2-diméthylcyclohexane cis-1,2-diméthylcyclohexane Figure 3.13 Exemple d’une molécule pouvant avoir différents types de diastéréoisomères. En effet, cette molécule est cyclique (permet l’appellation cis/trans) et possède au moins un carbone asymétrique, ce qui permet l’appellation R/S . La molécule cis est une forme méso, car elle possède un plan de symétrie . Les deux molécules trans sont une paire d’énantiomères (l’image miroir l’une de l’autre) .
EXERCICE 12
Dessinez tous les stéréoisomères des molécules suivantes. Indiquez la relation entre chaque paire de molécules : énantiomères ou diastéréoisomères. Identifiez la forme méso, s’il y a lieu. L’acide tartrique, soit l’acide 2,3-dihydroxybutanedioïque
Le cyclopentane-1,3-diol
a)
b) OH
acide tartrique
HOOC
COOH OH
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Chapitre 3 • Conformérie et isomérie : pareil ou pas pareil ?
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