CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
COURS
170
6
Stéréochimie des molécules organiques
Doc. 17 a) Représentation perspective
du cyclohexane et nature
des liaisons C–H.
C–a : liaison axiale,
C–e : liaison équatoriale.
b) Liaisons parallèles dans la molécule
de cyclohexane en représentation
perspective.
Consignes de dessin en perspective
cavalière pour le cyclohexane :
Les liaisons parallèles doivent être
tracées parallèles : il en est ainsi des
liaisons C 1 –C 6 et C 3 –C 4 , C 2 –C 3
et C 5 –C 6 , C 1 –C 2 et C 4 –C 5 .
Dans cette représentation, les atomes
de carbone 2, 3, 5 et 6 sont dans un
plan incliné par rapport à l’horizontale,
mais le plan moyen du cycle,
obtenu en joignant les milieux des
segments C–C est horizontal. C’est
alors que les liaisons C–H axiales
sont verticales. Les liaisons C–H
équatoriales sont parallèles aux
deux côtés du cycle adjacents à ceux
qui aboutissent au carbone porteur
de la liaison C–H envisagée ; les
liaisons équatoriales C–H des
atomes de carbone 2 et 6 dessinent,
avec les liaisons C 6 –C 1 et C 2 –C 1 ,
un W;de même pour les liaisons
équatoriales C 3 –H et C 5 –H avec
les liaisons C 5 –C 4 et C 3 –C 4 .
1 4
6 5
1
2 3
a)
2
6
b)
Doc. 19 Conformations flexibles du
cyclohexane :
a) conformation bateau ;
b) conformation croisée.
Doc. 20 Modèle moléculaire du
cyclohexane en conformation bateau.
5
3
4
a)
e
b)
1
H
1
a
L’inversion des conformations chaises :
•transforme une liaison axiale en liaison équatoriale et réciproquement ;
•laisse cette liaison pointer du même côté du plan moyen du cycle.
e
■ Autres conformations
De nombreuses autres conformations existent, telles que des conformations bateau
et bateaux déformés, et des conformations croisées (twist en anglais) (doc. 19 et
20). Ces conformations sont facilement déformables, comme en rendent compte
les modèles moléculaires, d’où l’appellation de conformations flexibles.
Les représentations de Newman des conformations chaise et bateau sont étudiées
dans l’application 1 ci-contre.
3.3.2. Étude énergétique
■ Données
a
e e
a
2
6
5
a
e e
3
plan moyen
du cycle
a
axe de symétrie d'ordre 3 : une rotation de 2π/3
autour de cet axe laisse la structure inchangée
Le document 23, page suivante, indique l’énergie potentielle des principales conformations
pour les transformations représentées. À température ambiante, l’agitation
thermique permet d’obtenir toutes les conformations.
Les conformations chaises sont de loin les plus stables (à 298 K, plus de 99 % des
molécules de cyclohexane sont dans cette conformation).
Les conformations chaises constituent deux conformères du cyclohexane.
a
4
e
le plan moyen du cycle est horizontal
si la chaise est en position "relax"
sa trace dans
le plan de figure
6 H
4
H
6
4
6
2 5
2 5 H 2 5
3
1
3
H 1
3
a
a
1
a
e
e
6
2
5
3
e
e
a
4
e e
a
1
e
e
6
a
2
5
a
3
e
e
4
a
a
a
conformation chaise (I) conformation chaise (II)
a
a
Doc. 18 Passage de la conformation chaise (I) à la conformation chaise
inverse (II). Au cours de cette opération, les liaisons C–H, initialement
axiales, deviennent équatoriales et inversement.
4
H
e