CHM 1721 Devoir 3 – Réponses CONSTRUISEZ DES MODÈLES !! 1) Pour chaque paire de composés, indiquez s’il s’agit de la même molécule, d’isomères de constitution, de stéréoisomères ou de conformères. a)
d)
+
Br
Br
Br +
Stéréoisomères b)
Br
Br
e)
+
Br Br
Isomères de constitution
Stéréoisomères
Br
+
Isomères de constitution
c) f)
+
Br
Br
Br +
Même molécule
Br
Conformères (Isomères conformationels)
2) Dessinez chaque structure ainsi que son image spéculaire (image miroir). Décidez si chaque molécule est chirale ou achirale. a) cis-1,2-diméthylcyclopentane. b) trans-1,2-diméthylcyclopentane CH 3
a)
H3 C
CH 3
b)
H3 C
CH3 H3 C CH3 H3 C Achirale - images spéculaires sont superposables Chirales - images spéculaires ne sont pas superposables La molécule possède un plan de symétrie (composé méso)
c) cis-1,3-diméthylcyclohexane d) trans-1,3-diméthylcyclohexane CH 3
d)
c)
CH 3 CH3 Achirale - images spéculaires sont superposables La molécule possède un plan de symétrie (composé méso)
f)
e)
e)
CH3
CH 3
Chirales - images spéculaires ne sont pas superposables
O
O
O
H3 C
CH3
H 3C
O
O f)
O
O
O
O
Chirales - images spéculaires ne sont pas superposables Achirale - images spéculaires sont superposables La molécule possède un plan de symétrie (composé méso)
1
Question 2): suite g) CH3CClBrH h) (CH3)2CHOH g)
Br
i) CH3CH2CHOHCH3
j)CH3CH2CHOHCH2CH3
h)
Br
OH HO Achirale - images spéculaires sont superposables La molécule possède un plan de symétrie
Cl Cl Chirales - images spéculaires ne sont pas superposables j)
i) OH OH Chirales - images spéculaires ne sont pas superposables
OH
OH
Achirale - images spéculaires sont superposables La molécule possède un plan de symétrie
3) Indiquez les centres chiraux dans les molécules suivantes par une étoile (*). a. fexofenadine (Allegra): CO2 H
*
N
OH OH
b.
Indinavir (Crixivan): N N
OH
* O
N N H
*
C(CH3 )3
*
H N O
OH
*
*
2
4) Dessinez chacune des molécules suivantes en trois dimensions ainsi que son image spéculaire. Décidez si les molécules sont chirales. Attribuez la configuration R or S à chacun des stéréocentres. a) 1,3-dibromobutane e) 3-méthylhexane
b) butan-2-ol c) 2-méthylpentane d) 3-méthylpentane f) propane-1,2-diol g) butane-1,2,4-triol
(Priorités en rouge)
a)
2
Br
4H
3
3
R
2
Br
3
R
b)
4H 1OH
4 H Br 1
Br
1
2
S
Chirale
e)
1
S
g) HO
R
3
OH HO 2
c)
4H
OH 1 Chirale
Achirale
2
4 H OH
f)
R
2
1
1
4H 3
R
3
1
Chirale
Achirale 4 H1OH
2
S
3
4H
d)
3
OH HO 2
H OH 2
S
3
Chirale
1 4 H OH S
2
OH
3
Chirale
5) Indiquez les centres chiraux par une étoile (*) dans les molécules suivantes et attribuez la configuration (R ou S) à ces centres. Priorités en rouge 1
4
H
1
*
Cl HO
2
R
3
CH 3
1 2 S Br
* H4 3
1 4
i)
b)
2
R
*
Cl
c)
H * CH 2CH3 H 3C
S 2
2
CHO S f) 3 * CHCH2 (CH3 O)2 HC 1 CH(CH 3) 2 j)
H3 C 3
S
3
*S
4H
2
O
4
h)
1
S*
R
OH
R
3
*
* * 1 OH H4
S*
2
*
2
3
R
2
* 1 *
R
* OH H 1 4
*
1
NH 2 O 2 * CH3 4
4H 3
1
CO2 H 3 * (en arrière) H R 2
l) *
3
H
H
3
*
O
S 1
H
2
R
k)
*
4H 3
1
2
* H4
d)
O
g)
4
Br
4H 1OH
2
3
O * OR3
3
Br
4
OH
6) La phénylalanine a la structure suivante. Étant donné que la configuration de l’acide aminé naturel est S, dessinez le stéréocentre en 3D.
S
OH
H 2N
H2 N
OH
O
O
7) Identifiez la relation qui existe entre les membres de chaque paire. Sont-ils des énantiomères, des diastéréoisomères, des composés méso ou des molécules identiques? OH
OH a) OH
HO
OH
Molécules identiques
Énantiomères Cl
c)
N
N
b)
HO
d)
C H
CH3 H
H3C
Br C
H
H Cl
Br
e)
Br
Énantiomères
Diastéréo-isomères
Br
Énantiomères
8) Lesquelles des paires de composés pourraient être séparées par des méthodes physiques telles que la distillation ou la recristallisation? a. Énantiomères – non-séparables b. Diastéréoisomères – séparables 9) Indiquez la direction du moment dipolaire que l’on retrouve dans les liens suivants. Utilisez deux méthodes.
+ C
Cl
(a) C‐Cl
Négligeable C
(b) C‐H -
C
(e) C‐B
-
+
B
(f) N‐H
+ H
+
-
+
-
C
N
C
O
(c) C‐N
-
N
H
+
(d) C‐O -
(g) O‐H
O
H
+
+
(h) C‐Br
-
C
Br
Négligeable
4
10) L’éther diéthylique (diéthyléther) et le butan-1-ol ont des solubilités semblables dans l’eau, tandis qu’il y a un grand écart entre leurs points d’ébullition. Expliquez ces deux observations. O
OH
solubilité 8.4 mL dans 100 mL H2 O point d'ébullition: 35 o C
solubilité 8.9 mL dans 100 mL H2 O point d'ébullition: 118 oC
Les deux molécules possèdent un dipôle et chacune peut former des liaisons hydrogène avec l’eau. Donc, elles ont des solubilités semblables dans l’eau. À l’état pur, l’éther peut former des interactions dipôle-dipôle avec d’autres molécules d’éther mais ne peut pas former des liaisons H. Les molécules de butan-1-ol, par contre, peuvent former des liaisons H entres elles. Puisque les liaisons H sont plus fortes que les interactions dipôle-dipôle, le point d’ébullition du butan-1-ol est plus élevé que celui de l’éther. 11) Expliquez l’écart entre les points d’ébullition de chaque paire de composés. Notez qu’il s’agit de composés purs—aucun solvant n’est présent. a)
CH3 N
H N et p.é. 106 oC
p.é. 81 oC
Les molécules de N-méthylpyrrolidine (à gauche) forment des interactions dipôle-dipôle entre elles. La pipéridine (à droite) possède un dipôle, mais peut aussi former des liaisons hydrogène et par conséquent, a un point d’ébullition plus élevé. OH
O
b)
et p.é. 141 oC
p.é. 88 oC
L’éther cyclique forme des interactions dipôle-dipôle. Le cyclopentanol possède un dipôle, mais peut aussi former des liaisons hydrogène et par conséquent, a un point d’ébullition plus élevé.
5
12) Prédisez le composé qui aurait le point d’ébullition le plus élevé dans chacune des paires ci-dessous. OH a)
b)
O
ou
Le propan-2-ol peut former des liaisons-H, tandis que le méthoxyéthane peut seulement former des interactions dipôle-dipôle. Le propan-2-ol aura le point d'ébullition le plus élevé.
L'heptane possède plus de carbones que le pentane et peut, par conséquence, former plus d'interaction van der Waals (donc point d'ébullition plus élevé).
ou
c)
ou
d)
ou
Les molécules de pentane peuvent se compacter plus facilement et donc le pentane a un point d'ébullition plus élevé.
Cl
Le chlorocyclopentane possède un dipôle permanent, tandis que le cyclohexane possède que des interactions intermoléculaires van der Waals. Le chlorocyclopentane aura, par conséquent, un point d'ébullition plus élevé.
6
13) i. Identifiez le groupement fonctionnel dans chacune des molécules suivantes. ii. Identifiez les composés qui peuvent former des liaisons hydrogène à l’état pur. Lesquelles peuvent en former avec l’eau ? H N
a)
N
b)
c)
amine
amine
O O
d)
e)
lactone (ester cyclique)
alcène
éther g)
O
f)
NH 2 O amide
Composés pouvant former des liaisons H dans l’état pur : a, g Composés pouvant former des liaisons H avec l’eau : a, b, d, f, g (note : b, d, et f peuvent seulement ‘accepter’ des liaisons H)
14) Selon vous, quelle molécule dans chaque partie a la plus haute solubilité dans l’eau ? Laquelle a la plus basse solubilité? Justifiez vos réponses. HO
O
CH 3
HO
OH
H 3C
O
CH 3
H 3C
OH
H 3C
O
CH3
a) HO
CH3
OH La plus soluble dans l'eau (Plus de liaisons-H possible) b)
O
MeO
O La moins soluble dans l'eau (Moins de liaisons-H possible)
CH 3 La moins soluble dans l'eau (Moins de liaisons-H possible)
O
HO
OH
MeO
O La plus soluble dans l'eau Les molécules chargées forment de très fortes interactions avec l'eau (iondipôle)
O
O
O c)
OH
O
NH La plus soluble dans l'eau (Plus de liaisons-H possible)
7
La moins soluble dans l'eau (Aucune liaison-H possible)
