Isomérie

[windu]

Bonjour à tous,

J'ai une petite question sur l'isomérie : j'ai lu par ci par là que deux isomères d'une même molécule pouvaient avoir des propriétés chimiques radicalement différentes. Mais je n'ai trouvé aucun exemple où cette propriété était exploitée! Est-ce que quelqu'un peut me donner un exemple - simple de préférence, je ne fais pas d'étude de chimie - où il est plus avantageux d'utiliser tel isomère d'une molécule plutôt que tel autre? (par exemple pour des carburants, dans le domaine de la recherche médicale, ou encore autre chose!)
En particulier, y a-t-il des situations analogues avec des stéréo-isomères ?

Merci d'avance!

[alexchimiste]

Bonjour !

Il ne faut pas perdre de vue que l'isomérie est une notion très vaste... Et que précisément, deux molécules ayant une même formule brute sont dites isomères, quand bien même elles n'ont absolument pas la même structure chimique...

Mais classiquement, dans l'industrie pharmaceutique, l'énantiomérie relève une importance capitale, la configuration R ou S d'un carbone asymétrique donné dans une molécule peut induire des effets radicalement différents (ex thalidomide, le classique).

Il est toujours compliqué de parler d'avantages ou d'inconvénients de manière générale en chimie... Pour le coup, on peut juste parler des différences, et des applications qu'on y voit derrière. Mais d'avantages, c'est plus difficile.

[windu]

D'accord! Merci de votre réponse

Après quelques recherches j'ai deux questions un peu plus précises:

1) J'ai lu quelque part que la ramification des alcanes abaissait leurs points de fusion et d'ébullition. Est-ce que dans la production de l'essence ou du gaz domestique on a besoin à un moment de faire subir aux alcanes un changement d'état? (Auquel cas cette propriété serait exploitable - moins d'énergie à dépenser!)

2) La substitution radicalaire des alcanes (notamment avec des halogènes) a-t-elle des applications pratiques? J'ai fait choux blanc sur internet!

Merci!

[ecolami]

Bonjour,
Pour les carburants il se trouve que les moteurs a essence et diesel ont des besoins tés différents et ce n'est pas que de la température d'ébullition qu'il s'agit:
Pour l'essence il faut un indice d'octane élevé et c'est obtenu par isomérisation des molécules à chaine droite pour les alcanes, les solvant aromatiques conviennent bien aussi. Depuis que l'essence existe on y a ajouté des additifs pour améliorer l'indice d'octane; en vérité pour pouvoir employer aussi des "mauvais hydrocarbures" ayant un mauvais indice d'octane.)
Pour le diesel il faut des alcanes à chaine droite et pas ou peu d'aromatiques.
Ces différences sont liées au mode d'allumage dans les moteurs.
La substitution radicalaire sur des alcanes a au moins une application: la synthèse des parraffines chlorées: on part d'une coupe de distillation d'alcanes précise et on chlore la molécule jusqu'a un certain pourcentage. Les chromatogrammes ont une signature caractéristique avec une combinaison de petites courbes de Gauss sur la courbe des Gauss principale (presque un motif fractal a deux niveaux) .
J'allais oublier la synthèse des solvants halogénés dont une partie est issue de l'halogénation de méthane. Maintenant que le gaz de schiste est employé aux USA on profite de sa teneur en Ethane pour commencer une nouvelle chimie: l'halogénation de l'éthane permet de fabriquer des solvants.
Quand on opère sur des alcanes ayant peu de carbones on réussit encore séparer les isomères mais trés vite ce n'est plus possible.
Remarque l'halogénation radicalaire conduite en présence de SO2 permet d'obtenir des chlorures d'acide alcane sulfonique (tensioactif apres neutralisation)

[alexchimiste]

Après quelques recherches j'ai deux questions un peu plus précises:

1) J'ai lu quelque part que la ramification des alcanes abaissait leurs points de fusion et d'ébullition. Est-ce que dans la production de l'essence ou du gaz domestique on a besoin à un moment de faire subir aux alcanes un changement d'état? (Auquel cas cette propriété serait exploitable - moins d'énergie à dépenser!)

2) La substitution radicalaire des alcanes (notamment avec des halogènes) a-t-elle des applications pratiques? J'ai fait choux blanc sur internet!

1°) J'ai du mal à saisir en quoi la ramification des alcanes implique une problématique de changement d'état durant la production... Disons que la pétrochimie est basée sur le raffinage du pétrole, qui consiste en une succession de distillations fractionnées à différentes pressions. Les coupes les plus légères (alcanes à petit nombre de carbones) sont obtenues sans trop d'efforts, les coupes les plus lourdes sont obtenues par distillation sous pression réduite à haute température. Les composés lourds sont souvent craqués en des molécules plus petites, la plupart du temps sous forme d'éthylène ou de propylène (donc pas des alcanes). Voir vapocraquage, craquage catalytique, reformage...

2°) La substitution radicalaire sur un alcane ne se fait avec rien d'autre que des halogènes... La production des solvants halogénés (dichlorométhane, chloroforme, tétrachlorure de carbone), et donc du chlorométhane, implique la réaction en phase gazeuse dans les conditions adéquates du dichlore sur le méthane. DIchlore le plus souvent obtenu par électrolyse du sel de mer, méthane obtenu à partir des champs de pétrole ou du biogaz.

[Blackline]

J'ai lu un petit truc à ce sujet :

-La température d'ébullition d'un alcane ramifié est inférieure à celle de son isomère linéaire.
–De la même manière, un alcane ramifié s'auto-enflamme moins facilement que son isomère
linéaire. On préfère donc utiliser des alcanes ramifiés dans les essences.

Pour ce qui est des isomères (Enantiomères ici) sympa à connaitre
en effet la thalidomide est un classique :
La thalidomide est un médicament empêchant les maux de ventres lors des grossesses, chez la souris tout allait bien, mais chez l'humain le foie transformer une partie de la molécule (isomérisation) dans la forme miroir (donc inverse R à S ou S à R) et cela causa d'énorme problème au fœtus (tératogenèse).
Le limonène aussi est un classique plus "mignon" : D'un sens il est l'odeur de l'orange et de l'autre il est l'odeur du citron.
Le Menthol : L'un est fort (1000 fois plus, et donc + extrait par les industries car moins couteux au poids) et l'autre assez faible.
La carvone : Touche de menthe dans un sens et odeur d'aneth dans l'autre cas.
L'ibuprofène : Un des énantiomères est 3 fois plus efficace que l'autre !

Et plein d'autre cas j'imagine :p