Dessin des projections de Newman
Jusqu’à présent, nous avons vu différentes façons de dessiner les molécules, comme la chaîne droite, les formats entièrement écrits et condensés. Il existe encore une autre façon de dessiner et de visualiser une molécule, appelée projection de Newman. Cette section se concentrera sur la compréhension et le dessin des projections de Newman
Dans une molécule donnée, les atomes tournent librement autour des liaisons simples. Il est très important de s’en souvenir pour dessiner des projections de Newman.
Une projection de Newman est une façon de prendre un instantané de ce à quoi ressemble une molécule à un moment donné, sous un angle différent de celui auquel nous sommes habitués. Les projections de Newman se concentrent sur deux carbones quelconques et les groupes qui en proviennent dans une molécule en déplaçant la vue à partir de laquelle la molécule est visualisée.
Lorsque vous dessinez des projections de Newman, regardez la molécule d’un point de vue différent en regardant vers le bas deux des atomes de carbone, de sorte que vous ne pouvez voir que l’atome de carbone avant et pas le carbone arrière (car il est bloqué par le carbone avant). Si vous regardez les groupes qui sortent des carbones, ils feront une forme de Y (souvent, mais pas toujours, un Y à l’endroit ou un Y à l’envers).
Lorsque vous dessinez les projections de Newman, le carbone avant est indiqué par le point central de la forme en « Y », et le carbone arrière n’est pas explicitement montré, bien qu’on suppose qu’il soit juste derrière le carbone avant.
Dans la figure ci-dessus, nous avons fait tourner le carbone arrière par incréments de 60˚ pour souligner la rotation libre autour des liaisons simples, mais il n’est pas toujours nécessaire de faire une rotation de 60 degrés. De plus, nous pouvons faire tourner à la fois les carbones avant et arrière comme nous le souhaitons.
Lorsque chaque carbone tourne, il y a un certain chevauchement lorsque les atomes se déplacent. Ceci est dû à l’encombrement stérique, une force répulsive exercée par les substituants dans une molécule. Essentiellement, les grands groupes veulent être aussi éloignés que possible les uns des autres, mais dans une projection de Newman, les atomes sont obligés d’être assez proches les uns des autres, de sorte qu’une force répulsive est présente. Le chevauchement, et la différence d’énergie associée à ce chevauchement, conduit à deux sous-groupes énergétiques de projections de Newman : éclipsé et décalé.
Les conformations éclipsées entraînent plus d’encombrement stérique entre deux atomes que les conformations décalées en raison de la proximité possible des atomes. Les conformations éclipsées sont donc moins stables que les conformations décalées.
La stabilité et la quantité d’énergie sont inversement proportionnelles. Si la molécule a une grande stabilité, elle est plus faible en énergie ; si la molécule a une faible stabilité, elle a une grande quantité d’énergie. Si vous y réfléchissez, cela a du sens. Les molécules essaient toujours d’atteindre un état de basse énergie, donc si une molécule a une énergie élevée, elle sera instable car elle veut atteindre un état de basse énergie.
Les conformations éclipsées sont plus élevées en énergie et moins stables que les conformations décalées.
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Conformations décalées
Les conformations décalées sont une conformation assez stable car les atomes sont écartés pour minimiser l’encombrement stérique. Un exemple de conformation décalée ressemble à ceci :
Il existe 2 autres termes utilisés pour décrire les conformations décalées :
- Anti conformation
- Conformation de Gauche
Anti conformation
La forme la plus stable de la projection de Newman est l’anti conformation. Dans cette forme, le plus grand substituant provenant du carbone avant est exactement à 180o degrés du plus grand substituant sur le carbone arrière ; par conséquent, les deux plus grands substituants sur chaque carbone de la projection de Newman sont aussi éloignés l’un de l’autre que possible, ce qui conduit au moins d’encombrement stérique possible. Dans l’exemple utilisé ci-dessus, l’anti conformation ressemble à :
Conformations de Gauche
Les conformations de Gauche sont des molécules décalées qui présentent un certain encombrement stérique. Alors que la conformation anti la plus stable a les deux plus grands substituants à 180° l’un de l’autre, les conformations gauche ont les deux plus grandes molécules à 60° l’une de l’autre. Ces conformations sont plus stables que les conformations éclipsées (voir section suivante), mais moins stables que les conformations anti, car elles présentent une certaine interaction d’encombrement stérique. Examinons les conformations de gauche dans cette même molécule :
Plus les groupes sont grands, plus l’effet de gauche est important car il y aurait plus d’empêchement stérique.
2. Eclipsé
Dans la conformation éclipsée, les groupes provenant des deux carbones de foyer dans la projection de Newman interagissent et se repoussent, créant un empêchement stérique car ils se chevauchent directement. Les substituants plus importants – tels que les groupes alkyle, les halogènes et les groupes contenant de l’oxygène, par exemple – créent davantage d’encombrement. Plus les substituants sont grands, plus l’encombrement est présent.
Par exemple, pensez aux 3 conformations éclipsées possibles que la molécule suivante pourrait avoir :
Parmi les conformations éclipsées possibles, une forme est moins stable que les autres, comme le montre le schéma ci-dessous. Ceci est créé par le chevauchement des deux plus grands substituants sur les deux carbones de concentration pour la projection de Newman. Dans le diagramme ci-dessous, les deux plus grands substituants sur chaque carbone sont marqués en rose. Le fluor est également un gros atome mais pas aussi gros que le substituant cyclique (qui est étiqueté C6H8).