Premiers exercices de stéréochimie - Chimie en PCSI

1 chapitre Premiers exercices de st r ochimie Configuration des mol cules en Chimie organique CORRIGE Exercice 1 Repr senter tous les isom res de constitution de formule mol culaire (ou brute) suivante (calculer le nombre d insaturation de chaque mol cule) : a) C5H12 b) C4H10 c) C3H9N solution a) C5H12 b) C4H10 c) C3H9N Exercice 2 Dessiner la formule semi- d velopp e (en criture topologique par exemple) de chacun des compos s suivants : a) m thylcyclohexane b) 5- m thylhexan- 1- ol c) 2- m thylbut- 1- ne d) 5- chloropentanal e) 2,2- dim thylcyclohexanone f) acide (E)- pent- 3- no que solution Exercice 3 Indiquer le st r odescripteur de chacun des 5 compos s suivants : BrCIFH HCClCH3Br HCSHCH3H NCCHOHCH2NH2 Les num ros atomiques sont les suivants : H : 1 C : 6 N : 7 O : 8 F : 9 S : 16 Cl : 17 Br : 35 CCHOH2 COHCOOHCH solution Premi re mol cule.

2 S Classement des 4 substituants : I > Br > F > H. Le groupe minoritaire, class en 4 me position, est bien l atome d hydrog ne. Seconde mol cule : R Classement des 4 substituants : Br > Cl > CH3 > H. Attention : bien regarder la mol cule avec la liaison C- H qui s loigne de nous, ce qui n est pas le cas telle qu elle est repr sent e ici. Troisi me mol cule : ni R ni S car, c tait un petit pi ge, il n y a pas d atome de carbone asym trique !! La mol cule est achirale en effet. Quatri me mol cule : R En effet, nous avons le classement suivant : OH > CN > CH2NH2 > H.

3 Il faut l aussi penser regarder la mol cule avec la liaison C- H qui s enfuit de l observateur. Cinqui me mol cule : S Le classement des substituants est le suivant : COOH > CtripleliaisonCH > HOH2C > H. Exercice 7 Le pouvoir rotatoire de la (S)- carvone liquide pure et sans solvant est + 61 (cuve de longueur l permettant d avoir cette valeur). Le pouvoir rotatoire d un m lange liquide et (sans solvant) de (S) et de (R)- carvone est gal - 23 (dans la m me cuve). On d finit l exc s nantiom rique, not ee d un m lange de deux nantiom res, l un dextrogyre not d, l autre l vogyre not l, : ee = - nlnd + nl O nd et nl d signent respectivement les quantit s de d et de l dans le m lange.

4 1) La (S)- carvone est- elle l vogyre ou dextrogyre ? 2) Dans le m lange tudi , quel est l nantiom re qui est en exc s ? 3) Calculer l exc s nantiom rique not ee du m lange. 4) Quel est le pourcentage de (R)- carvone et celui de (S)- carvone dans le m lange tudi ? solution 1) Le pouvoir rotatoire mesur tant positif, la (S)- carvone est dexrogyre. 2) Le pouvoir rotatoire mesur est n gatif : l nantiom re en exc s est donc l nantiom re R. 3) ee = (23 x 100)/61 = 4) La composition du m lange est donc la suivante : 69% R and 31% S.

5 Exercice 8 Combien la mol cule de l Erythronolide B (mol cule de gauche), precurseur de l antibiotique rythromycine (mol cule de droite), poss de- t- elle d atomes de carbone asym triques ? solution La mol cule poss de 10 atomes de carbone asym triques : Il y a au total 210 = 1024 st r oisom res : la mol cule repr sent e effectivement l nantiom re de cette mol cule et 1022 diast r oisom res de cette mol cule. Exercice 9 Pr ciser la configuration Z ou E des 4 mol cules ci- dessous : solution N est utilis ici pour indiquer Ni Z ni E Exercice 10 Redessinez les deux mol cules dans l espace de fa on ce que chaque atome ait la configuration indiqu e.

6 C est la liaison fl ch e qui devra tre repr sent e soit en avant soit en arri re du plan de la feuille. solution Exercice 11 Dessinez les mol cules suivantes : a) (R)- 3- m thyl- 3- hexan- 3- ol b) (R)- 1- chloro- 1- ph nyl thane c) acide (2R, 3R)- 2,3- dihydroxybutanedio que (acide tartrique) d) acide (S,E)- 4- chloro- 3- thyl- 2- pent- 2- no que e) (1S, 3R)- 1- chloro- 3- thylcyclohexane solution Exercice 13 Indiquer la relation de st r ochimique qui lie chaque fois les deux mol cules dessin es. solution a) nantiom res b) c est la m me mol cule la libre rotation autour d une liaison C- C pr s c) isom res de position : seule la position du groupe NH2 est diff rentes entre les deux mol cules d) diast r oisom res Z et E e) c est la m me mol cule, mais retourn e !

7 F) deux mol cules qui sont totalement diff rentes, elles n ont m me pas le m me nombre d atomes de carbone ! Exercice 14 La bistramide A ci- dessous est une mol cule dont la synth se totale est aujourd hui r alis e. C est une toxine qui peut entra ner chez la souris des difficult s respiratoires et motrices. Il pr sente diverses activit s biologiques telles que neurotoxique, cytotoxique ou antiprolif rative (source : Chemical and Engineering News Nov. 21, 2005, p. 10). Cette mol cule est repr sent e ci- dessous : 1) Indiquer si les doubles liaisons carbone- carbone sont Z ou bien ni l un ni l autre !

8 2) Th oriquement, combien de st r oisom res sont possibles pour cette mol cule ? 3) Quelle relation de st r ochimie lie la mol cule de bistramide A et celle repr sent e ci- dessous ? solution 1) Les deux doubles liaisons ont la configuration E. 2) Il y a 10 atomes de carbone asym triques ET les deux doubles liaisons. Il y a par cons quent 10+2 = 12 centres st r og nes. Cela donne au total 212 st r oisom res possibles, soit : 4096. Il y a en effet : la mol cule repr sent e effectivement l nantiom re de cette mol cule et 4094 diast r oisom res de cette mol cule.

9 Comme les deux mol cules ne diff rent que par la seule configuration de la double liaison encadr e, ce sont donc des diast r oisom res. Exercice 15 1) Combien la mol cule suivante poss de- t- elle de st r oisom res de configuration ? 2) Les repr senter et indiquer les relations entre eux. Solution Aucun plan de sym trie ; 2 atomes de carbone asym triques ; aucune double liaison Z ou E : la mol cule dessin e poss de 4 st r oisom res : 1couple d nantiom re RR et SS 1 couple d nantiom res RS et SR