Du nom à la molécule, et retour

La stratégie. Lire le nom à l'envers, du suffixe vers les préfixes (méthode du cours et table fournie), puis placer les descripteurs.

1) Le (E)-hex-2-énal. Six carbones, un aldéhyde en C1, une double liaison entre C2 et C3 : $\mathrm{OHC}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}{}_2-\mathrm{CH}{}_2-\mathrm{CH}{}_3$. En topologique, un zigzag de six sommets, l'oxygène doublement lié au premier, la double liaison entre le deuxième et le troisième. Sur C2, C1 (O, O, H) l'emporte sur H ; sur C3, le propyle l'emporte sur H ; E : C1 et le propyle de part et d'autre, ce que le zigzag réalise. Formule brute : deux insaturations retirent quatre hydrogènes aux $2\times 6+2=14$ : $\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_{10}\mathrm{O}$.

2) La L-thréonine. La constitution d'abord. « Butanoïque » : quatre carbones, C1 est le $\mathrm{COOH}$ ; « 2-amino » : $\mathrm{NH}{}_2$ sur C2 ; « 3-hydroxy » : $\mathrm{OH}$ sur C3. Soit $\mathrm{CH}{}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}(\mathrm{NH}{}_2)-\mathrm{COOH}$, avec deux carbones asymétriques, C2 et C3.

Les priorités. Sur C2 : $\mathrm{NH}{}_2$ (N, $Z=7$) $>$ $\mathrm{COOH}$ (C portant O, O, O) $>$ C3 (C portant O, C, H) $>$ H. Sur C3 : $\mathrm{OH}$ $>$ C2 (C portant N, C, H) $>$ $\mathrm{CH}{}_3$ $>$ H.

Le Cram en zigzag. De gauche à droite : C4 (le méthyle) en bas, C3 en haut, C2 en bas, C1 (le $\mathrm{COOH}$) en haut. Sur C3, sommet du haut, $\mathrm{OH}$ et H pointent vers le haut, l'un en avant, l'autre en arrière ; sur C2, sommet du bas, $\mathrm{NH}{}_2$ et H pointent vers le bas. Plaçons $\mathrm{OH}$ en coin plein. Vu de C3 : $\mathrm{OH}$ en haut ($a$), C2 en bas à droite ($b$), C4 en bas à gauche ($c$) : sens horaire, H derrière, 3R. Plaçons $\mathrm{NH}{}_2$ en coin plein. Vu de C2 : $\mathrm{NH}{}_2$ en bas ($a$), C1 en haut à droite ($b$), C3 en haut à gauche ($c$) ; du bas vers le haut à droite puis vers le haut à gauche, on tourne dans le sens trigonométrique, H derrière : 2S. La L-thréonine, dans ce zigzag, a ses deux groupes $\mathrm{OH}$ et $\mathrm{NH}{}_2$ en coin plein.

Le Newman. On regarde de C2 vers C3. Sur le carbone avant, C2 : $\mathrm{COOH}$ vers le haut, $\mathrm{NH}{}_2$ en bas à gauche, H en bas à droite. Sur le carbone arrière, C3, décalé de $60^{\circ }$ : $\mathrm{CH}{}_3$ vers le bas, en anti du $\mathrm{COOH}$, $\mathrm{OH}$ en haut à gauche, H en haut à droite. Vérification, par l'outil de l'exercice 2 : sur C2, la liaison vers C3 pointe vers l'arrière ; échangeons par la pensée H et C3 (un échange, donc une conclusion à inverser). H est alors derrière, C3 en bas à droite ; $\mathrm{NH}{}_2$, $\mathrm{COOH}$, C3 se lisent dans le sens horaire : R, donc C2 est S. Sur C3, la liaison vers C2 pointe vers l'avant ; échangeons H et C2 : H passe en avant, C2 en haut à droite ; $\mathrm{OH}$, C2, $\mathrm{CH}{}_3$ se lisent dans le sens horaire, R, à inverser deux fois (H en avant, puis l'échange) : C3 est R. C'est bien le (2S,3R).

La L-allo-thréonine, (2S,3S), ne diffère de la L-thréonine que par la configuration de C3 : un seul centre inversé sur deux, ce ne sont pas des images miroir. Ce sont des diastéréoisomères, et leurs propriétés physiques diffèrent.

3) Nommer. (a) L'acide est la fonction principale ; chaîne de cinq carbones numérotée depuis le $\mathrm{COOH}$ ; méthyle en 2, cétone en 4 (préfixe oxo-) : acide 2-méthyl-4-oxopentanoïque. (b) La cétone l'emporte sur l'alcool ; l'indice le plus bas va à la cétone : 4-hydroxybutan-2-one. (c) Un ester : partie acide à trois carbones, propanoate ; groupe $-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}{}_3){}_2$ fixé par son carbone central, propan-2-yle : propanoate de propan-2-yle. (d) Alcool, chaîne de quatre carbones numérotée depuis le $\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}$, double liaison en 2, méthyle en 2. Sur C2, $\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}$ (O, H, H) l'emporte sur $\mathrm{CH}{}_3$ ; sur C3, $\mathrm{CH}{}_3$ sur H ; prioritaires du même côté : (Z)-2-méthylbut-2-én-1-ol.

Les éléments stéréogènes. (a) a un carbone asymétrique, C2, qui porte H, $\mathrm{CH}{}_3$, $\mathrm{COOH}$ et $\mathrm{CH}{}_2-\mathrm{CO}-\mathrm{CH}{}_3$ ; (b) et (c) n'en ont pas (aucun carbone à quatre substituants différents, aucune double liaison $\mathrm{C}=\mathrm{C}$) ; (d) a une double liaison stéréogène. Le nom de (a) ne désigne pas une espèce pure : il manque le descripteur, (2R) ou (2S). Sans lui, il désigne indifféremment l'un ou l'autre énantiomère, ou leur mélange.

Ce que l'exercice installe. Lire un nom, c'est le décoder du suffixe vers les préfixes : la fonction principale fixe la chaîne et le sens de la numérotation. Représenter une configuration dans un type imposé, c'est placer puis vérifier : on choisit une disposition, on recalcule le descripteur, et l'on corrige s'il le faut. La vérification d'un Newman passe par l'échange de deux substituants, l'outil de l'exercice 2. Et un nom sans descripteur, pour une molécule qui a un élément stéréogène, est un nom incomplet.