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Feuille d’exercices C02 Lycée Hoche – BCSPT1A – A. Guillerand – 2017-2018
Chimie organique – Chapitre 2 : Stéréochimie de conformation Page 1
Chimie organique – Chapitre 2 : Stéréochimie de conformation
Exercices d’application
1 De la représentation de Cram à la
représentation de Newman et inversement
Dessiner la représentation en projection de Newman des
molécules suivantes en respectant la conformation dessinée
en projetant selon l’axe .
Figure 1 : Représentations de Cram
Dessiner la représentation de Cram des molécules
suivantes en respectant la conformation dessinée.
Figure 2 : Représentations en projection de Newman
2 Projection de Fischer
Représenter la projection de Fisher de la L-alanine dont la
projection de Cram est présentée figure 4.
Figure 4 : projection de Cram de la L-alanine
3 Stéréoisomères de conformation ou de
configuration ?
Les couples de composés suivants sont-ils stéréoisomères ?
Préciser s’il s’agit de stéréoisomères de conformation ou
de configuration.
Figure 3 : conformation ou configuration ?
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Chimie organique – Chapitre 2 : Stéréochimie de conformation Page 2
4 Analyse conformationnelle de la molécule
de propane
1. Représenter les conformations particulières (décalée et
éclipsée) que l’on peut l’on peut obtenir par rotation
autour de la liaison du propane
2. Situer leurs énergies relatives et représenter l’allure de
la courbe de variation de l’énergie potentielle de la
molécule en fonction de l’angle de torsion.
5 Le -lindane
Dans la structure du -lindane figure 5, préciser pour
chaque atome de carbone la nature axiale ou équatoriale
des différentes liaisons carbone-chlore. Repérer deux
atomes de chlore en position trans et deux atomes de
chlore en position cis.
Figure 5 : Représentation plane du -lindane
6 Représentations des cyclohexanes
Représentez les conformations
chaise du cyclohexane substitué
suivant en projection plane et en
projection de Newman (vous
choisirez un axe de projection
permettant de visualiser
clairement la position des deux
substituants).
Les substituants sont-ils en
position relative cis ou trans ?
Figure 6 :
Projection de
Cram
7 Conformation du menthol
1. Donner la
représentation plane
d’une conformation
chaise du menthol.
2. Représenter la
conformation obtenue
par inversion de cette
conformation chaise.
3. Laquelle de ces deux
conformations est la
plus stable ? Justifier.
Figure 7 : Formule
topologique du
menthol
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Exercices d’entrainement
8 Analyse conformationnelle de la molécule
de 2-méthylbutane
1. Représenter les conformations particulières (décalée et
éclipsée) que l’on peut l’on peut obtenir par rotation
autour de la liaison du 2-méthylbutane.
2. Situer leurs énergies relatives et représenter l’allure de
la courbe de variation de l’énergie potentielle de la
molécule en fonction de l’angle de torsion.
Remarque : On considérera qu’une interaction éclipsée
entre deux groupes méthyle est plus énergétique que deux
interactions entre un groupe méthyle et un hydrogène.
9 Conformation du saccharose
Le saccharose (figure 8) est le glucide qui nous est le plus
familier. Il en est consommé environ 50 kg par personne et
par an aux États-Unis d’Amérique. C’est un des rares
produits naturels qui soit consommé tel quel. Son nom en
nomenclature systématique est le -D-glucopyrannosyl- -
D-fructofurannose. Il est constitué de deux sous unités
glucosidique (cycle à six) et fructosidique (cycle à cinq).
Figure 8 : Représentation plane du saccharose
Proposer un équilibre conformationnel chaise-chaise pour
la partie gluco (on pourra abréger le cycle fructo par les
lettres ). Quel est le conformère le plus probable ?
10 Conformation du lactose
Après le saccharose, le disaccharide naturel le plus
abondant est le lactose (« sucre de lait »). On retrouve dans
le lait humain et chez la plupart des mammifères (solution
à environ 5%), et il représente plus d’un tiers du résidu
solide restant après évaporation de tous les composés
volatils. Sa structure comprend les entités galactose et
glucose, connectés sous forme de -D-galactopyraonnosyl-
-D-glucopyrannose.
Figure 9 : Représentation plane du lactose
1. Représenter l’inversion chaise-chaise pour les deux
cycles à six atomes
2. Quel conformère est le plus probable ?
11 Conformation de l’acide cholique
Les stéroïdes constituent une classe de molécules
naturelles reconnaissables à leurs quatre cycles accolés.
Parmi elles, il y a la testostérone (hormone masculine), la
cortisone (anti-inflammatoire) ou encore le cholestérol
(composant des membranes cellulaires), présentés figure
10. La métabolisation dans le foie du cholestérol le
transforme en acide cholique, un émulsifiant présent dans
la bile, permettant l’hydrolyse enzymatique des graisses.
Figure 10 : Projection de Cram de quelques stéroïdes
L’acide cholique se présente dans une conformation rigide,
on cherche à représenter cette conformation et à expliquer
sa rigidité due à la présence de trois cycles à six accolés.
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Pour cela nous allons tout d’abord
étudier la décaline constitué de deux
cycles accolés (figure 11). Elle existe
sous deux stéréoisomères de
configuration cis et trans.
Deux conformères de type chaise
sont possible pour la configuration cis, alors qu’il n’en
existe qu’un pour la configuration trans.
Expliquer cette différence en vous aidant des projections
planes des différentes conformations. Justifier la rigidité de
la conformation de l’acide cholique et représenter la.
12 Analyse énergétique des molécules de 1,4
et -diméthylcyclohexane
1. Cas du cis-1,4-diméthylcyclohexane
1.1. Représenter en projection de Cram (cycle à plat) la
molécule de cis-1,4-diméthylcyclohexane.
1.2. Représenter en projection plane les deux
conformations chaise de la molécule.
1.3. Que pouvez-vous dire de ces deux conformations ?
Que pouvez-vous dire de leur énergie potentielle
relative ?
2. Cas du trans-1,4-diméthylcyclohexane
2.1. Représenter en projection de Cram (cycle à plat) la
molécule de trans-1,4-diméthylcyclohexane.
2.2. Représenter en projection plane les deux
conformations chaise de la molécule.
2.3. Que pouvez-vous dire de ces deux conformations ?
Que pouvez-vous dire de leur énergie potentielle
relative ?
3. Comparaison avec le cis-1,3-
diméthylcyclohexane
On donne les énergies potentielles molaires relatives de
différentes conformations de cyclohexanes substitués.
Figure 12 : Énergie potentielle molaire de quelques
conformères de composés cyclohexaniques
3.1. Trouver une explication à la valeur de la différence
d’énergie potentielle entre les deux conformations
chaise du trans-1,4-diméthylcyclohexane.
3.2. Comment peut-on justifier l’écart énergétique
important entre les deux conformères du cis-1,3-
diméthylcyclohexane ?
Figure 11 :
Décaline
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Pour préparer l’oral
13 Question ouverte : Analyse du paramètre
On donne le paramètre pour différents substituants notés
, étant la différence d’énergie potentielle molaire entre
le conformère chaise où est en position axiale et le
conformère chaise où est en position équatoriale.
Groupe –X
Valeur A )
Expliquer pourquoi les groupes méthyle et isopropyle ont
des valeurs proches, alors qu’il y a une grosse différence
avec le groupe tertiobutyle. Faire des projections planes
illustrant votre propos.
14 Question ouverte : Système 1,3-dioxane
On donne le paramètre pour différents substituants notés
, étant la différence d’énergie potentielle molaire entre
le conformère chaise où est en position axiale et le
conformère chaise où est en position équatoriale.
Groupe –X
Valeur A
)
On étudie l’inversion conformationnelle chaise-chaise de
deux molécules :
Figure 6 : Inversion conformationnelle chaise-chaise du 1-
tertiobutyl-4-méthylcyclohexane et d’un composé dérivé du
1,3-dioxane
L’énergie molaire de la réaction d’inversion
conformationnelle du 1-tertiobutyl-4-méthylcyclohexane
vaut expérimentalement . Dans le cas du
1,3-dioxane elle vaut .
Expliquer en quoi la valeur de l’énergie molaire
d’inversion conformationnelle du 1-tertiobutyl-4-
méthylcyclohexane s’explique facilement alors que celle
du 1,3-dioxane semble être une anomalie. Proposer une
explication à cette anomalie.
15 Question ouverte : Cyclohexane
disubstitué
A partir de l’analyse des documents présentés, déterminer
la différence d’énergie potentielle molaire entre les deux
conformations chaises du trans-1,2-diméthylcyclohexane.
La réponse, non immédiate, devra montrer clairement le
raisonnement scientifique utilisé. Elle pourra s’appuyer sur
les connaissances acquises lors de l’étude des
conformations chaises du méthylcyclohexane.
Figure 13 : Différence d’énergie potentielle molaire entre les
deux conformères du butane
Figure 14 : Différentes représentation du trans-1,2-
diméthylcyclohexane (les ronds rouges symbolisent les
groupes méthyles)
