Stéréochimie - Stereochemistry

Les différents types d' isomères . La stéréochimie se concentre sur les stéréoisomères .

La stéréochimie , une sous-discipline de la chimie , implique l'étude de l'arrangement spatial relatif des atomes qui forment la structure des molécules et leur manipulation. L'étude de la stéréochimie se concentre sur les stéréoisomères , qui par définition ont la même formule moléculaire et la même séquence d'atomes liés (constitution), mais diffèrent par les orientations tridimensionnelles de leurs atomes dans l'espace. Pour cette raison, elle est également connue sous le nom de chimie 3D - le préfixe "stéréo-" signifie "tridimensionnalité".

Une branche importante de la stéréochimie est l'étude des molécules chirales . La stéréochimie couvre tout le spectre de la chimie organique , inorganique , biologique , physique et surtout supramoléculaire . La stéréochimie comprend des méthodes pour déterminer et décrire ces relations; l'effet sur les propriétés physiques ou biologiques que ces relations confèrent aux molécules en question, et la manière dont ces relations influencent la réactivité des molécules en question ( stéréochimie dynamique ).

Histoire

Louis Pasteur pourrait à juste titre être décrit comme le premier stéréochimiste, ayant observé en 1842 que les sels d' acide tartrique collectés dans les cuves de production de vin pouvaient faire tourner le plan de la lumière polarisée , mais que les sels d'autres sources ne le faisaient pas. Cette propriété, la seule propriété physique dans laquelle les deux types de sels tartriques diffèrent, est due à l'isomérie optique . En 1874, Jacobus Henricus van 't Hoff et Joseph Le Bel ont expliqué l'activité optique en termes d'arrangement tétraédrique des atomes liés au carbone. Kekulé a utilisé des modèles tétraédriques plus tôt en 1862 mais ne les a jamais publiés ; Emanuele Paternò les connaissait probablement, mais fut le premier à dessiner et à discuter des structures tridimensionnelles, comme le 1,2-dibromoéthane dans la Gazetta Chimica Italiana en 1893. Le terme « chiral » a été introduit par Lord Kelvin en 1904. Arthur Robertson Cushny , Scottish Pharmacologist, en 1908, a d'abord offert un exemple précis d'une différence de bioactivité entre les énantiomères d'une molécule chirale, à savoir. La (-)-adrénaline est deux fois plus puissante que la forme (±)- en tant que vasoconstricteur et, en 1926, a jeté les bases de la pharmacologie/stéréopharmacologie chirale (relations biologiques des substances optiquement isomères). Plus tard en 1966, la nomenclature de Cahn-Ingold-Prelog ou règle de séquence a été conçue pour attribuer une configuration absolue au centre stéréogénique /chiral (notation R et S) et étendue pour être appliquée aux liaisons oléfiniques (notation E et Z).

Importance

Les règles de priorité de Cahn-Ingold-Prelog font partie d'un système de description de la stéréochimie d'une molécule. Ils classent les atomes autour d'un stéréocentre d'une manière standard, permettant de décrire sans ambiguïté la position relative de ces atomes dans la molécule. Une projection de Fischer est un moyen simplifié de représenter la stéréochimie autour d'un stéréocentre.

Exemple de thalidomide

Thalidomide-structures.png

Un exemple souvent cité de l'importance de la stéréochimie concerne la catastrophe de la thalidomide. La thalidomide est un médicament pharmaceutique , préparé pour la première fois en 1957 en Allemagne, prescrit pour traiter les nausées matinales chez les femmes enceintes. Le médicament s'est avéré tératogène , causant de graves dommages génétiques à la croissance et au développement embryonnaires précoces, entraînant une déformation des membres chez les bébés. Certains des nombreux mécanismes de tératogénicité proposés impliquent une fonction biologique différente pour les énantiomères ( R )- et ( S )-thalidomide. Dans le corps humain cependant, la thalidomide subit une racémisation : même si un seul des deux énantiomères est administré en tant que médicament, l'autre énantiomère est produit par métabolisme. Par conséquent, il est incorrect d'affirmer qu'un stéréoisomère est sans danger tandis que l'autre est tératogène. La thalidomide est actuellement utilisée pour le traitement d'autres maladies, notamment le cancer et la lèpre . Des réglementations et des contrôles stricts ont été mis en place pour éviter son utilisation par les femmes enceintes et prévenir les déformations du développement. Cette catastrophe a été une force motrice pour exiger des tests stricts des médicaments avant de les rendre accessibles au public.

Définitions

syn/anti péri/clinal

De nombreuses définitions décrivant un conformateur spécifique ( IUPAC Gold Book ) existent, développées par William Klyne et Vladimir Prelog , constituant leur système de nomenclature Klyne-Prelog :

  • un angle de torsion de ±60° est dit gauche
  • un angle de torsion compris entre 0° et ±90° est appelé syn (s)
  • un angle de torsion compris entre ±90° et 180° est appelé anti (a)
  • un angle de torsion compris entre 30° et 150° ou entre –30° et –150° est appelé clinal
  • un angle de torsion compris entre 0° et 30° ou 150° et 180° est dit périplanaire (p)
  • un angle de torsion compris entre 0° et 30° est appelé synpériplanaire ou syn- ou cis-conformation (sp)
  • un angle de torsion compris entre 30° à 90° et -30° à -90° est appelé synclinal ou gauche ou skew (sc)
  • un angle de torsion compris entre 90° et 150° et –90° à –150° est appelé anticlinal (ac)
  • un angle de torsion compris entre ±150° et 180° est appelé antipériplanaire ou anti ou trans (ap).

La contrainte de torsion résulte de la résistance à la torsion autour d'une liaison.

Les types

Voir également

Les références