Structure linéaire des oses (Modèle de Fischer)
A.Définition
Les oses simples sont des molécules constituées d’une chaîne carbonée, de 3 à 9 éléments
carbones (les monoses).
Les oses principalement impliqués dans les voies métaboliques sont
des oses constitués de 3 à 6 éléments carbones.
Chaque molécule n éléments carbone contient un (1) groupement carbonyle et (n-1)
groupements hydroxyles.
Suivant l’emplacement du groupement carbonyle sur la chaîne
carbonée, on observera une fonction aldéhyde ou une fonction cétone.
Dans le premier cas les
molécules seront appelées des aldoses, dans le second cas, des cétoses.
Le carbone portant le
groupement carbonyle a toujours le numéro le plus petit, à savoir : (numéro1 pour les Aldose et
numéro 2 pour les cétoses).
Les atomes de carbone d'un ose sont numérotés à partir du carbone le plus oxydé.
B. Classification des Oses
Elle repose à la fois sur deux critères :- Nombre d’atomes de carbone de l’ose (le premier élément ayant 3C)
- Nature de la fonction carbonylique ou réductrice. La combinaison de ces deux critères permet de caractériser un ose (voir tableau ci-après).
C. Configuration absolue : Appartenance à la série D ou L
L’appartenance à la série D ou L pour un ose à n C est déterminé par la configuration du Cn-1
Série D ===========> OH du Cn-1 est à droite
Série L ===========> OH du Cn-1 est à gauche
Les glucides naturels sont de la série D
D.Diversité des oses, Isomérie
a. Configuration absolue et isomérie
Tout carbone asymétrique (C*) est définit par sa configuration absolue qui décrit
l
'
arrangement dans l'
espace des atomes ou groupes fonctionnels auxquels il est lié (ses
substituants).
Pour le glycéraldéhyde, deux configurations absolues sont possibles (1C*). On a deux
molécules différentes de glycéraldéhyde non superposables l'
une à l'
autre.
Ce sont deux formes stéréoisomères du glycéraldéhyde. Cette stéréoisomérie est appelée
énantiomérie
Ce sont deux formes stéréoisomères du glycéraldéhyde. Cette stéréoisomérie est appelée
énantiomérie.
Les deux molécules ont des activités optiques contraires, déviant le plan de polarisation de
la lumière d
'
une même valeur d
'
angle, mais dans les deux directions opposées.
Un mélange équimoléculaire des deux énantiomères d
'
une même molécule est appelé :
mélange racémique (n
'
a pas d
'
activité optique).
b. Pouvoir rotatoire ou activité optique:
Toute molécule chirale possède la particularité d’être optiquement active ou douée de pouvoir
rotatoire : Traversée par un faisceau de lumière polarisée plan, elle provoque la rotation du
plan de polarisation de la lumière.
La mesure de l'angle de rotation α permet de définir le pouvoir rotatoire spécifique,
caractéristique d'une substance optiquement active, à une température donnée et pour une
longueur d'onde donnée.
α = [α]20 D C l
[α] : est le pouvoir rotatoire spécifique de la substance étudiée,
l: est la longueur de la cuve polarimétrique en dm
C : la concentration de la solution étudiée en g/ ml
α ou R: l’angle de rotation
- Lorsque la rotation est vers la droite le composé est dit dextrogyre et son pouvoir rotatoire est positif.
- Lorsque la rotation est vers la gauche le composé est dit lévogyre et son pouvoir rotatoire est négatif.
- Le pouvoir rotatoire d’un mélange de substances est la somme des pouvoirs rotatoires de
chaque substance.
NB:
- La série D ou L de Fischer ne préjuge en rien du caractère dextrogyre (+) ou lévogyre (-) de la molécule.
- Ainsi, le D(+) glucose est bien dextrogyre (= +52°), mais le D(-) fructose, lui, est fortement lévogyre (= -92,4°).
Les stéréo-isomères: sont des composés ayant la même formule brute et développée mais
diffèrent par l’arrangement spatial des groupements OH.
D’une façon générale pour n C* on a 2
n
stéréo-isomères :
- Pour des aldoses a n atomes de carbone on a n-2 C* et donc 2 n-2 stéréo-isomères.
- Pour les cétoses on a un C* de moins que leurs aldoses isomères, donc pour des cétoses a n atomes de carbone on a n-3 C* et donc 2 n-3 stéréo-isomères.
Exp: aldose n=6 C*=6-2=4 I= 2 4 =16 (8 série D+ 8 série L)
cétose n =6 C*=6-3=3 I= 2 3 =8 (4 série D+ 4série L)
cétose n =6 C*=6-3=3 I= 2 3 =8 (4 série D+ 4série L)
C. Formes d’isomérie :
- Les énantiomères : deux isomères qui différant par la configuration absolue de tous leurs carbones asymétriques et sont images l'un de l'autre dans un miroir.
- Les diastéréo-isomères : représentent le cas des isomères qui ont au moins 2 carbones asymétriques différents.
- Les épimères: sont des stéréo-isomères qui diffèrent par la position de leur groupe hydroxyle au niveau d’un seul carbone asymétrique.
- Les isomères de fonctions: deux isomères de fonction, on la même configuration, même nombre d’atomes de C, ils différent par la fonction carbonyle.
Ex : le D-Glucose et le D-fructose ont la même formule C6H12O6 mais pas la même formule
développée (car ils diffèrent par leur fonction).
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