La carvone : menthe verte ou carvi ? Les règles CIP au-delà de la première sphère

Ce qu'on a le droit d'utiliser. Les règles CIP complètes du cours : en cas d'égalité, explorer de proche en proche ; dupliquer les liaisons multiples.

1) Un seul carbone asymétrique. C1, C2, C3 et le carbone central de l'isopropényle sont trigonaux ; C4, C6 et les autres carbones portent au moins deux hydrogènes. Reste C5, qui porte H, l'isopropényle et deux branches du cycle différentes : vers C6, on rencontre aussitôt le carbonyle ; vers C4, la double liaison $\mathrm{C}{}_3=\mathrm{C}{}_2$. C5 est le seul carbone asymétrique.

2) L'exploration CIP, sphère par sphère.

Première sphère. Les atomes liés à C5 sont C (isopropényle), C (C4), C (C6) et H. H est le dernier ($d$) ; trois carbones sont à égalité.

Deuxième sphère. On écrit, pour chacun des trois carbones, l'ensemble des atomes qui lui sont liés (C5 excepté), classés par ordre décroissant :

• carbone central de l'isopropényle, $-\mathrm{C}(\mathrm{CH}{}_3)=\mathrm{CH}{}_2$ : un méthyle, un $\mathrm{CH}{}_2$ par la double liaison, et ce même carbone dupliqué : (C, C, C) ;
• C6 : (C, H, H), le carbone étant C1 ;
• C4 : (C, H, H), le carbone étant C3.

On compare terme à terme : (C, C, C) l'emporte sur (C, H, H) dès le deuxième terme. L'isopropényle est $a$. Mais C6 et C4 restent à égalité.

Troisième sphère. On poursuit, pour chacune des deux branches à égalité, par l'atome de rang le plus élevé, ici le carbone suivant. Depuis C6, on arrive en C1, qui porte l'oxygène doublement lié, compté deux fois, et C2 : (O, O, C). Depuis C4, on arrive en C3, qui porte C2 deux fois (double liaison dupliquée) et un hydrogène : (C, C, H). Dès le premier terme, O l'emporte sur C : la branche C6 l'emporte sur la branche C4. $$-\mathrm{C}(\mathrm{CH}{}_3)=\mathrm{CH}{}_2>\text{branche C6}>\text{branche C4}>\mathrm{H}.$$ Le point délicat : on ne compare pas des groupes entiers « au jugé », on compare des ensembles d'atomes, une sphère à la fois, et l'on s'arrête au premier point de différence. Le carbonyle n'est pas lié à C5 ; il ne compte qu'à la troisième sphère, mais c'est lui qui tranche.

3) Le descripteur. H est en coin hachuré, à l'arrière : la lecture est directe. Vu de C5, en bas à gauche de l'hexagone, l'isopropényle pointe vers l'extérieur, en bas à gauche ; C6 est le sommet situé juste au-dessus de C5 ; C4 est le sommet du bas, à droite de C5. De $a$ (en bas à gauche) vers $b$ (en haut) puis vers $c$ (à droite), on tourne dans le sens des aiguilles d'une montre : la carvone de la menthe verte est (R). Les deux énantiomères :

• la (R)-(−)-carvone, de la menthe verte ;
• la (S)-(+)-carvone, du carvi, de pouvoir rotatoire spécifique opposé, de l'ordre de $+61$.

4) Deux énantiomères au nez. Deux énantiomères ne diffèrent que par le signe de leur pouvoir rotatoire et par leur comportement en milieu chiral. Or les récepteurs olfactifs sont des protéines, faites d'acides aminés chiraux : un objet chiral distingue deux énantiomères comme une main droite distingue un gant droit d'un gant gauche. Les deux associations carvone-récepteur ne sont pas images l'une de l'autre, donc d'énergies différentes : le message nerveux diffère.

5) R/S et (+)/(−) sont indépendants. Le (R)-limonène et la (R)-carvone ont le même cycle portant un isopropényle et le même descripteur ; l'un est dextrogyre, l'autre lévogyre. Le signe ne se déduit pas du descripteur : l'un est une convention de lecture fondée sur des priorités, l'autre une mesure.

Ce que l'exercice installe. Les règles CIP s'appliquent sphère par sphère, en dupliquant les liaisons multiples, jusqu'au premier point de différence. Deux énantiomères ne se distinguent qu'en milieu chiral, et le vivant en est un. Le descripteur R/S et le signe (+)/(−) sont deux informations indépendantes, que le nom complet donne toutes les deux.