CONFORMATION ET CONFIGURATION


Lors de l'étude des conformations du cyclohexane nous avions signalé que l'inter conversion chaise / chaise ne modifiait pas les configurations.
Nous allons maintenant le vérifier.
Voyons ce qui se produit pour un carbone asymétrique :




Méthode simple pour la détermination des configurations dans un cycle :

Pour déterminer facilement la configuration d'un carbone asymétrique à l'intérieur d'un cycle, la méthode la plus simple consiste à se placer à l'intérieur de celui-ci et à utiliser la projection de Fischer.
Avec cette méthode, la représentation simplifiée plane est suffisante pour déterminer la configuration sans ambiguïté.






Chiralité et conformation :

Nous avons vu que la chiralité était due à l’absence de plans de symétrie.
A la température ambiante, quand une molécule possède plusieurs conformations en équilibre rapide entre elles, la molécule n’est chirale que si toutes ses conformations individuelles le sont.
Il suffit qu’une de ses conformations ne soit pas chirale pour que la molécule ne le soit pas.
Exemple:
La conformation gauche du butane est chirale, il n’existe aucun plan de symétrie.
La molécule de butane elle même n’est pas chirale car les conformations anti-périplanaire et syn-périplanaire possèdent un plan de symétrie et ne sont pas chirales.




On peut voir les choses d'une autre manière.
Imaginons qu'il n'existe que les conformations gauches du butane, la molécule serait-elle chirale dans ces conditions ?
La réponse est non car il existe deux conformations gauches totalement équivalentes et images spéculaires l'une de l'autre.
S'il n'existait que la conformation gauche, 50 % des molécules adopteraient une forme et 50 % l'autre.
Ce type de mélange est appelé mélange racémique et est globalement optiquement inactif. La lumière polarisée étant déviée à la fois et dans les mêmes proportions vers la droite et vers la gauche, statistiquement il ne se passe rien et elle n’est donc pas déviée.





Composés cycliques

 

Un autre exemple est celui des composés cycliques que nous allons maintenant traiter par l’exemple 1-2 di fluoro cyclohexane.

Aspect configurationnel :

Cette molécule possède deux carbones asymétriques, il y aura donc 22 = 4 isomères possibles au maximum.

Aspect conformationnel :

Il y a 4 possibilités pour placer les fluors sur le cycle cyclohexane :

Exemple :
Etablissons les configurations des carbones asymétriques C1 et C2 pour le conformère chaise 1, C1 axial et C2 équatorial



Configuration du carbone 1 :




Configuration du carbone 2 :




Vous êtes invités a vérifier par vous même les configurations des autres composés.















Relations entre les diverses structures :

La visualisation des relations entre les diverses structures est difficile, on peut utiliser des modèles moléculaires ce qui permet de tourner les structures pour se rendre compte visuellement des relations entre elles.
L'utilisation de la représentation plane simplifie grandement les choses.

  1. Composés chiraux (R,R) et (S,S)

Remarquons tout d'abord que les composés chiraux (R,R) et (S,S) sont tous deux des composés de type TRANS.

Les structure A et B sont deux conformères en équilibre rapide entre elles.

Les structures C et D sont deux conformères en équilibre rapide.entre elles.

Les structures diéquatoriales (A et D) sont très largement majoritaires.

Les structures A et D sont énantiomères l'une de l'autre.

Les structures B et C sont énantiomères l'une de l'autre.

Les structures A et C ne sont pas au sens strict des énantiomères car elles ne sont pas images spéculaires l'une de l'autre, elles ne sont pas non plus superposables, il s'agit donc de diastéréoisomères.
Il en va de même pour les structures B et D.













  1. Composés méso (R,S) et (S,R)

Remarquons tout d'abord que les composés achiraux (R,S) et (S,R) sont tous deux des composés de type CIS.

Les structures E et F sont deux conformères en équilibre rapide entre elles.

Les structures G et H sont deux conformères en équilibre rapide.entre elles.

Les structures diéquatoriales (F et G) sont très largement majoritaires.

Les structures E et H sont énantiomères l'une de l'autre.

Les structures F et G sont énantiomères l'une de l'autre.

Les structures E et G sont superposables et sont donc en fait identiques.
Il en va de même pour les structures F et H.
Finalement le composé CIS est un composé méso, non chiral.
L'utilisation de la représentation simplifiée plane permet de visualiser facilement le plan de symétrie.