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13 Moléculeschirales
Mots clés
Chiralité, énantiomères, isomères optiques, diastéréoisomères, activité optique
1. EN BREF
Les aminoacides, les glucides, et leurs dérivés sont, à de rares exceptions près, des molécules chirales, ou asymétriques, c’est-à-dire dépourvues de plan ou de centre de symétrie.
2. CHIRALITÉ
L’adjectif « chiral », du grec kheiros = main, qualifie une structure dépourvue de plan
ou de centre de symétrie et qui, par voie de conséquence, n’est pas superposable à son
image dans un miroir. L’exemple le plus immédiat est donné par le couple main gauche/
main droite. Un atome de carbone relié à quatre groupements différents reçoit le nom de
carbone chiral ou carbone asymétrique, tel le carbone 2 du glycéraldéhyde ou le carbone
a de l’alanine (Fiche 12).
H
HO
CHO
CH 2 OH
1
2
3
OH
H
L-Glycéraldéhyde/D-Glycéraldéhyde
L-Alanine/D-Alanine
CHO
CH 2 OH
1
2
3
H
+ H 3
H 3
N
N
COO –
CH 3
α
H
COO –
CH 3
α
Le L-glycéraldéhyde est l’image du D-glycéraldéhyde dans un miroir, mais ces deux
molécules ne sont pas superposables ; de même, la L-alanine et la D-alanine. Les couples
de molécules possédant cette propriété sont appelés énantiomères (ou bien, indifféremment, isomères optiques, antipodes optiques, inverses optiques). Cette notion s’applique
bien sûr aux molécules possédant plusieurs carbones asymétriques : L-glucose/D-glucose, L-fructose/D-fructose, etc. sont autant de couples d’énantiomères (Fiche 63).
3. PROPRIÉTÉS DES COUPLES D’ÉNANTIOMÈRES
Les deux molécules d’un couple d’énantiomères partageront les mêmes propriétés physiques : température de fusion, d’ébullition, solubilité dans l’eau, etc. à l’exception du
pouvoir rotatoire ou activité optique.
Cette activité désigne l’action que des molécules optiquement actives comme le D-glycéraldéhyde exercent sur le plan de polarisation de la lumière. Lorsqu’une solution de
molécule optiquement active est traversée par une lumière polarisée plane, on assiste
à la rotation du plan de polarisation, d’un angle dont la valeur est proportionnelle à la
concentration du soluté et à la longueur de la solution traversée. Le D-glycéraldéhyde fait
tourner le plan de polarisation vers la droite de l’observateur qui reçoit la lumière (sens
des aiguilles d’une montre) ; on dit pour cette raison que ce composé est dextrogyre. Par
convention, l’angle de rotation est compté positivement (+A).
9782100724185-Livre.indb 28
20/05/15 19:11
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Mots clés
Chiralité, énantiomères, isomères optiques, diastéréoisomères, activité optique
1. EN BREF
Les aminoacides, les glucides, et leurs dérivés sont, à de rares exceptions près, des molécules chirales, ou asymétriques, c’est-à-dire dépourvues de plan ou de centre de symétrie.
2. CHIRALITÉ
L’adjectif « chiral », du grec kheiros = main, qualifie une structure dépourvue de plan
ou de centre de symétrie et qui, par voie de conséquence, n’est pas superposable à son
image dans un miroir. L’exemple le plus immédiat est donné par le couple main gauche/
main droite. Un atome de carbone relié à quatre groupements différents reçoit le nom de
carbone chiral ou carbone asymétrique, tel le carbone 2 du glycéraldéhyde ou le carbone
a de l’alanine (Fiche 12).
H
HO
CHO
CH 2 OH
1
2
3
OH
H
L-Glycéraldéhyde/D-Glycéraldéhyde
L-Alanine/D-Alanine
CHO
CH 2 OH
1
2
3
H
+ H 3
H 3
N
N
COO –
CH 3
α
H
COO –
CH 3
α
Le L-glycéraldéhyde est l’image du D-glycéraldéhyde dans un miroir, mais ces deux
molécules ne sont pas superposables ; de même, la L-alanine et la D-alanine. Les couples
de molécules possédant cette propriété sont appelés énantiomères (ou bien, indifféremment, isomères optiques, antipodes optiques, inverses optiques). Cette notion s’applique
bien sûr aux molécules possédant plusieurs carbones asymétriques : L-glucose/D-glucose, L-fructose/D-fructose, etc. sont autant de couples d’énantiomères (Fiche 63).
3. PROPRIÉTÉS DES COUPLES D’ÉNANTIOMÈRES
Les deux molécules d’un couple d’énantiomères partageront les mêmes propriétés physiques : température de fusion, d’ébullition, solubilité dans l’eau, etc. à l’exception du
pouvoir rotatoire ou activité optique.
Cette activité désigne l’action que des molécules optiquement actives comme le D-glycéraldéhyde exercent sur le plan de polarisation de la lumière. Lorsqu’une solution de
molécule optiquement active est traversée par une lumière polarisée plane, on assiste
à la rotation du plan de polarisation, d’un angle dont la valeur est proportionnelle à la
concentration du soluté et à la longueur de la solution traversée. Le D-glycéraldéhyde fait
tourner le plan de polarisation vers la droite de l’observateur qui reçoit la lumière (sens
des aiguilles d’une montre) ; on dit pour cette raison que ce composé est dextrogyre. Par
convention, l’angle de rotation est compté positivement (+A).
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