Isomérie

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Le terme isomérie vient du grec isos (identique) et meros (partie). En chimie organique, on parle d'isomérie lorsque deux molécules possèdent la même formule brute mais ont des formules semi-développées ou des formules développées différentes. Ces molécules, appelées isomères, ont des propriétés physiques, chimiques et biologiques différentes.

On distingue différentes isoméries, principalement les isoméries de constitution et de configuration (stéréoisomérie). Il y a aussi des isoméries de conformation.

[modifier] Isomérie de constitution

L'isomérie de constitution correspond aux isoméries désignant des enchainements d'atomes différents. Des isomères de constitution ont pour seul point commun leur formule brute; ils n'ont pas la même fonction chimique.

[modifier] Isomérie de chaîne

L'isomérie de chaine désigne les isomères qui diffèrent par leur chaîne carbonée (squelette). ces isomères sont caractérisés par leurs propriétés chimiques identiques et propriétés physiques différentes.

Exemple : C₄H₁₀

       butane                         méthylpropane

   CH₃-CH₂-CH₂-CH₃                      CH₃-CH-CH₃
                                           |                            
                                           CH₃

[modifier] Isomérie de position

L'isomérie de position qualifie les isomères dont un groupement fonctionnel est placé sur des carbones différents de la chaine carbonée, qui veut dire que c'est la fonction qui se deplace a l'intérieur du squelette. Ces isomères sont caracterisés par leurs propriétés physiques differentes et chimiques légerement différentes.

Exemple : C₃H₇OH

       propan-1-ol                      propan-2-ol

      CH₂-CH₂-CH₃                       CH₃-CH-CH₃
      |                                     |
      OH                                    OH

[modifier] Isomérie de fonction

L'isomérie de fonction caractérise les isomères dont les groupes fonctionnels sont différents, donc de propriétés physiques et chimiques différentes.

Exemple : C₂H₆O

       éthanol                      éther méthylique

     CH₃-CH₂-OH                          CH₃-O-CH₃

[modifier] Stéréoisomérie

La stéréoisomérie désigne les isomères de configuration , c'est-à-dire les molécules de constitution identique mais dont l'organisation spatiale des atomes est différente, et les isoméries de conformation résultant d'une rotation autour d'une liaison simple (sigma). On classe les isomères de configuration en deux grands groupes : les énantiomères et les diastéréoisomères.

[modifier] Énantiomérie

Aussi appelés isomères optiques, les énantiomères sont deux molécules qui sont l'image l'une de l'autre par un miroir et ne sont pas superposables : ils présentent en effet une chiralité. Elles ont une symétrie telle, qu'elles ne sont pas superposable à leurs images dans le miroir.

[modifier] Diastéréoisomérie

Les diastéréoisomères (que l'on écrit aussi diastéréo-isomères) sont les stéréoisomères qui ne sont pas énantiomères.

[modifier] Diastéréoisomérie de configurations Z et E

configurations Z et E de l'acide 3-aminobut-2-ènoïque

Lorsque, sur chacun des deux côtés d'une double liaison, on trouve deux groupes différents, on distingue deux configurations : Z et E. La double liaison ne peut en effet tourner sur son axe : il en résulte une molécule plane ayant deux configurations possibles.

En utilisant l'ordre de priorité d'après la convention CPI (Cahn, Ingold, Prelog) on définit les deux isoméries ainsi :

La configuration Z caractérise les diastéréoisomères dont les groupes prioritaires sont du même côté du plan formé par la double liaison (et perpendiculaire au plan de la molécule). Le terme Z vient de l'allemand zusammen qui signifie « ensemble ».
La configuration E caractérise les diastéréoisomères dont les groupes prioritaires sont du côté opposé l'un de l'autre par le plan formé par la double liaison. Le terme E vient de l'allemand entgegen qui signifie « opposés ».

exemple : l'acide 3-aminobut-2-ènoïque, ci-contre. Les priorités sont COOH > H et NH₂ > CH₃. On a donc dans le premier cas les groupes prioritaires du même côté du plan : c'est donc la représentation de l'acide (Z)-3-aminobut-2-ènoïque. À l'inverse, dans la seconde représentation, les groupes prioritaires sont opposés : la molécule représentée est donc l'acide (E)-3-aminobut-2-ènoïque.

De manière générale, les configurations Z sont plus rares car les groupements prioritaires (souvent les plus volumineux) sont déstabilisés par leur encombrement stérique. Mais certaines configurations peuvent être stabilisées, notamment par chélation.

NB : On utilise moins les termes cis et trans qui qualifient plutôt des positions relatives de groupements sans tenir compte de leur priorité. Par exemple, sur l'illustration de la configuration E , on dira que le H est en trans du CH₃ , et que le H est en cis du NH₂.

[modifier] Épimérie

Deux épimères ne diffèrent entre eux que par la configuration absolue d'un seul carbone asymétrique.

[modifier] Anomérie

C’est un cas particulier d’épimèrie pour le carbone 1 des oses. Il permet de décrire notamment la convention α et β. Si la fonction hydroxyle du carbone 1 est au-dessous du plan (représentation de Haworth), l’ose est dit α (alpha) alors que si l’hydroxyle du carbone 1 est au-dessus du plan, l’ose est dit β (béta).

Exemple : α-glucose : sur l'image, le carbone 1 est à droite et la fonction hydroxyle n'est ni en haut ni en bas (il faudrait choisir pour avoir du α ou β).

Cette nomenclature est très importante pour décrire les liaisons chimiques contractées dans les disaccharides et les polysaccharides.

Exemple : le saccharose (α-D-glucopyrannosyl(1->2)β-D-fructofurannoside) est un dissacharide formé d'α-glucose et d'β-fructose liés en α1-2.