exercices_isomerie

Exercices Complémentaires Chapitre 3 : Relations d'isomérie entre les molécules organiques 3.1

Exercice 3.1

Ecrire les formules semi-développées de tous les isomères correspondant aux formules brutes suivantes : a) C3H9N b) C3H7N c) C3H6O d) C3H4 CORRECTION Exo 3.1 (page 5)

3.2

Exercice 3.2

Ecrire les formules semi-développées des composés de formule brute C4H8O. Se limiter aux formules ayant des liaisons carbone-carbone simples. CORRECTION Exo 3.2 (page 6)

3.3

Exercice 3.3

Ecrire les formules semi-développées de tous les isomères possibles des composés suivants : a) C3H6Br2 b) C3H6BrCl CORRECTION Exo 3.3 (page 6)

3.4

Exercice 3.4

Parmi les molécules suivantes, quelles sont celles qui possèdent un ou plusieurs carbones asymétriques ? O

CH 3

CH 3 C

CH 2 CH 3

CH 3

CH 3 CH

1

CHO

CH 3 CH

CH

CH 3

2

CH 2 CH 3

NH 2

CH 3

OH H2C

CH

CH 3

O

H 2C

CH

CH

CH 3

H 3C

HC

O 4

CH

CH 3

O 5

6

CORRECTION Exo 3.4 (page 6) 1

3.5

Exercice 3.5

Selon la règle séquentielle de Cahn-Ingold-Prelog, quel est l’ordre de priorité des substituants suivants ? : a. –OH -OCH3 -CH3 -CH2OH b. -CN -NHCH3 -CH2NH2 -NH2 c. -COOH -COCH3 -CHO -CONH2 d. -NH2 -SH -OCOCH3 -CCl3 CORRECTION Exo 3.5 (page 7)

3.6

Exercice 3.6

Parmi les molécules suivantes, quelles sont celles qui sont chirales ? HO

OH C

H 3C

C

C 2H 5 1

CH 3 CH 3

H2N

NH 2 C

H 3C

C

H

2

CH 3

C

C

H 3C

C 2H 5

H 3C

H

CHO 4

H C 2H 5

3 NH 2

CH 3

CHO HO

H CH 3

H 5C 2 H

H 3C

H

CH 3

H

Cl

Cl

Br Br

CH 3

H 2N 6

5 CH 3

CHO H

OH

H

H

OH

Br

COOH Br

HO

H

H

H

OH

CH 2OH

CH 3

COOH

7

8

9

CORRECTION Exo 3.6 (page 7)

3.7

Exercice 3.7

Déterminer la configuration absolue (R, S) des carbones asymétriques dans les molécules suivantes : Br

CH 2OH C 2H 5 CH CH 2

H 3C

CH 2 Cl

H 2N

H

HO

COOH C

C

C 2H 5 4

H CH 3

OH

H 3C

Cl CH 3 7

C 5

H 2N H 3C

H CH 3

HO

OH CH 2 OH 8

C

C

H CHO

6

H

H

CH 3

H

CHO

COOH H

NH 2 C

H

H 3

H 3C H3C

CH 2SH

HOH 2C

2

1

H 3C

COOH

COCH 2OH HO

H

H

OH CH 2 OH 9

CORRECTION Exo 3.7 (page 8) 2

3.8

Exercice 3.8

Représenter la molécule suivante : OH CH 3 CH

Br CH

CHO

(2R, 3R)

a) Selon Fischer b) Selon Cram c) Selon Newman (axe C2-C3) avec les groupements CH3 et CHO en ANTI. CORRECTION Exo 3.8 (page 8)

3.9

Exercice 3.9

Parmi les molécules suivantes : HO H 3C

H3C H

CHO C 2H 5

H 5C 2

H CHO 1

Cl

CH 3 CHO 2

H

H

OHC

CH 3

H 3C

Cl 4

CHO OH

CHO OH H C 2H 5 5

Cl H H 3C

H 3C

CH 3 H Cl 3

CH 3

H Cl 6

H Cl

a) Quelles sont celles qui sont énantiomères b) Quelles sont celles qui sont diastéréoisomères c) Quelles sont celles qui sont isomères de conformation d) Quelles sont celles qui sont méso e) Quelles sont celles qui sont chirales CORRECTION Exo 3.9 (page 9)

3.10 Exercice 3.10 Soit les sucres en C4 suivants. Donner la configuration absolue de chaque carbone asymétrique. Ces trois composés sont-ils énantiomères ou diastéréoisomères ? CHO H HO

CHO

CHO

OH

HO

H

H

H

HO

H

HO

H H

H

OH

H

OH

HO

H

OH

H

OH

H

CH 2OH

CH 2 OH

D - (+) - Glucose

D - (+) - Mannose

OH

OH CH 2 OH

D - (+) - Galactose

CORRECTION Exo 3.10 (page 9)

3

3.11 Exercice 3.11 Représenter les molécules suivantes selon Newman (axe C2-C3) en respectant les indications de conformation suivantes : • Molécule 1 : groupements OH et COOH en ANTI ; • Molécule 2 : groupements NH2 et CH3 en position gauche ; • Molécule 3 : groupements NH2 et CHO en ANTI. HO

COOH C

H 3C

C

C 2H 5 1

H CH 3

H 3C

NH 2 C

H3C H

C 2

H2N H 3C

H CH 3

CH 3 C

C

H

H CHO

3

CORRECTION Exo 3.11 (page 9)

3.12 Exercice 3.12 Soit les molécules suivantes : Cl H 3C H

CHO

HO

H

HO

C 2H 5

CH 3

H3C

H

Cl 1

OH CH 3 CH 3

H H

H 2

3

Déterminer les positions relatives : • des atomes de chlore dans la molécule 1 ; • des groupements CHO et OH dans la molécule 2 ; • des groupements OH dans la molécule 3. CORRECTION Exo 3.12 (page 9)

3.13 Exercice 3.13 Représenter selon Newman (axe C2-C3) : • les groupements OH et H de la molécule 1 en position GAUCHE ; • les 2 groupements NH2 de la molécule 2 en position GAUCHE ; • les groupements OH et CH3 de la molécule 3 en position SYN ; • les groupements CHO et CH2OH de la molécule 4 en position ANTI ; • les groupements CH3 et C2H5 de la molécule 5 en position SYN ; • les groupements OH et CHO de la molécule 6 en position GAUCHE ; HO

H

C H 3C H 3C

C 1

CH 3 CH 3

H2N

NH 2 C

H 5C 2 H

C 2

H CH 3

H 5C 2

H 5C2

C H 3C

CH 3

CHO H

OH

H

H

OH

Br

CH 3 C

OH CH 3

3

COOH Br H

HO

H

H

OH

CH 2 OH

C 2H 5

CHO

4

5

6

CORRECTION Exo 3.13 (page 10) 4

Correction des exercices complémentaires Chapitre 3: Relations d'isomérie entre les molécules organiques 3.1

Exercice 3.1

Les formules semi-développées de tous les isomères : a) C 3 H 9 N : H 3 C CH 2 CH 2 NH 2

H 3C

CH

NH 2

H 3 C CH 2 NH

CH 3

CH 3 N

CH 3

CH 3

CH 3 NH 2

b) C 3H 7 N : H 2 C CH

H 3 C CH

CH 2 NH 2

NH 2

CH 3 CH 2 CH

CH

NH 2

H 3C C

CH 3 C

NH

NH

CH 2

CH 2 CH

CH 3 CH

N

NH

CH 3

CH 3

CH 3 CH 2 N

CH 2 CH 3

N

N

CH 3

N

H

c) C 3H 6 O : CH 2

CH

CH 2 OH

CH 3 CH

H

H3C

CH 2

CH OH

C

CH 3

OH

CH 3

CH 3 CH 2 C

OH CH 2

CH

O

CH 3

CH 3

O

O

CH 3 C O

d) C 3 H 4 : HC

C

CH 3

H 2C

C

H

O

CH 2

5

3.2

Exercice 3.2

Les formules semi-développées des composés de formule brute C4H8O, se limitant aux formules ayant des liaisons carbone-carbone simples. OH

OH CH 2 OH

OH CH 3 H 3C CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 C

H

CH 3 CH

C

O

H

CH 3 CH 2 C

O

H 3C

CH 3

O

CH 3

O

O

CH 3 O

O CH 3

CH 3

O

O

CH 3 CH 2

O

H3C

3.3

CH 3

Exercice 3.3

Les formules semi-développées de tous les isomères : Br

Br a) C 3H 6 Br2 : CH 3 C

CH 3

CH 3 CH 2 CH

Br

Br

CH 2 CH 2 CH 2 Br

CH 3 CH

Br

Br

Br b) C 3 H 6BrCl

CH 2 Br

CH 3 C

Br CH 3

CH 3 CH 2 CH

Cl

Br

CH 2 CH 2 CH 2 Cl

CH 3 CH

Cl CH 3 CH

CH 2 Cl

Br CH 2 Br

Cl

3.4 Exercice 3.4 *: carbones asymétriques O

CH 3

CH 3 C

CH 2 CH 3

CH 3

CH 3 CH

1

CHO

CH 3 CH CH 3

2

CH

*

CH 2 *CH 3

OH

*CH

H 2C O

CH 3

*CH

H 2C

CH

*

O 4

5

CH 3

H 3C

* HC

NH 2

CH 3

* CH

CH 3

O 6

6

3.5

Exercice 3.5

Ordre de priorité selon les règles de Cahn-Ingold-Prelog.

3.6

a)

-OCH 3

-OH

b)

-NHCH 3

c)

-COOH

d)

-SH

-CH 2OH

-CH 3

-CN

-CH 2NH 2

-NH 2 -CONH 2

-OCOCH 3

-COCH 3 -NH 2

-CHO

-CCl3

Exercice 3.6

1 (1 C*)

2 (2 C*)

4 (2 C*)

7 (2 C*)

8 (2 C*)

9 (2 C*)

Attention : 3, 5 et 6 ne sont pas chirales malgré la présence de 2 carbones asymétriques. Ce sont des composés méso. H5C 2 H H3C

CH 3

C

C

Rotation 60°

CH 3 H

H C 2H 5

CH 3

H

3

Cl

Cl

Cl Cl

HH

5 Plan de symétrie

5

Centre de symétrie

H 3C CH 3

NH 2 H 2N

H3C

Rotation

Br Br

CH 3

H2N

Br

H 3C Br

6

NH 2 6

CH 3

Centre de symétrie

7

3.7

Exercice 3.7 1

3

Br C

4 H 3C

3

1

C 2H 5 CH CH 2

1(S)

CH 2Cl H

2(R)

2

OH 1 2 Cl

H3C

CHO

1

1

HO

2 2

H 4

4 H

3 3

OH 1

4

H 4 3 OH 1 CH 2OH

3

7(S)

COCH 2OH

HO 3 2 H 4

CH 2 OH

CH 3

1 6(2R, 3R) 2

2

3

4 H

4

5(S)

COOH

3

H 2N CH 3 3 2 H3C C C 4 3 H 2 2 CHO H

3

4(2S, 3R)

1 4

1

H 3C 2 NH 2 C C H 4 H3C CH 3 H

3

CH 2 SH H

3(R)

1

HO 3 2 COOH C C H 4 4 H3C 2 2 CH 3 H5C2

C

HOH 2C

4

1

3

COOH 3

C

H 2N

2

1

3.8

2

CH 2 OH

3

8(2S, 3R)

9(3S, 4R)

Exercice 3.8 OH CH 3 CH 3 4

Br CH 2

CHO 1

(2R, 3R)

Cram H 3C

CHO

Vue en face de C2 OH Br

HH

Newman(C2-C3) Conformation où CH 3 et CHO sont en SYN

OHC

2 3 C C

CHO CH 3 H

H Br

OH

Vue "par dessous"

H

Br

H

OH CH 3 Fischer

Chaîne principale horizontale (à l'arrière) Groupements verticaux à l'avant

Rotation de 180° de C3

CHO HO

H

H

Br CH 3 Newman(C2-C3) Conformation où CH 3 et CHO sont en ANTI

8

3.9

Exercice 3.9 a) énantiomères : (1 et 2) ; (2 et 5) b) diastéréoisomères : (3 et 6) ; (4 et 6) c) isomères de conformation : (1 et 5) d) méso : 3, 4 e) chirales : 1, 2, 5, 6

3.10 Exercice 3.10 Configuration absolue et relation d’isomérie : CHO H

R

HO

S

H

R

OH

H

R

H

OH

OH

CHO S

HO

R

H

R

H

CH 2OH (+) - Glucose

H

S

HO

CHO

H

HO

S

OH

HO

S

OH

R

H

CH 2 OH

OH H H OH

CH 2 OH

(+) - Mannose

1

R

H

(+) - Galactose 3

2

Les molécules 1, 2 et 3 sont diastéréoisomères.

3.11 Exercice 3.11 HO

3 2 C C

H 3C H5C2

H 3C H3C

1

3 2 C C

H

2

COOH OH

COOH H CH 3

H 5C 2 H 3C

CH 3 H NH 2 CH 3

NH 2 H CH 3

H 2N CH 3 3 2 H 3C C C H CHO H 3

COOH H3C

H H3C

C 2H 5

H 3C

H OH NH 2

H 3C

CH 3 H

CH 3

H 3C

H H

CH 3 H3C

NH 2

OHC

H H

3.12 Exercice 3.12 CHO

Cl H 3C H

HO

H

HO

C 2H 5

CH 3

H 3C

H

Cl

1 : les 2 Cl en ANTI (angle de 180°)

H 2 : OH et CHO en position gauche (angle de 60°)

H H

OH CH 3 CH 3

3 : les 2 OH en SYN (angle de 0°)

9

3.13 Exercice 3.13 HO

2 3 C C

H3C H 3C

1

H

H CH 3 CH 3

OH

OH

OH CH 3 CH 3

H 3C H3C

H

CH 3

H3C

CH 3

H

H3C ou

CH 3

H3C

CH 3

CH 3

OH et H en position GAUCHE

H 2N

H 2 N 3 2 NH 2 C C H H 5C 2 CH 3 H 2

NH 2

NH 2

NH 2

H ou

C 2H 5 H

H 3C H

NH 2 C2H5

H 2N

H

H 3C

H

H 3C

H

C2H 5

Les 2 NH 2 en position GAUCHE

H 5C2

3 2 C C

H 5C 2 H 3C

CH 3 OH CH 3

3

CH 3

H3C H5C 2

C 2H5

H 5C2

C 2H 5 CH 3

OH

H 3C

HO CH 3

CH 3

OH et CH 3 en position SYN

CHO H

OH

H

OH CH 2OH

HOH 2 C

CHO

CHO HO OH OH

HH

4

H 5C2 Br

Br

OH CH 2 OH

H

CHO et CH 2OH en ANTI

CH 3 H

H

H C 2H 5

CH 3 H Br

H Br

CH 3 et C 2 H 5 en SYN

5 COOH HO

OHC COOH OHC

H

H

OH CHO 6

HO H

OH H

COOH OH H

HO H

OH et CHO en position GAUCHE

10