REPRESENTATION DE FISCHER

REPRESENTATION DE FISCHER

    1) Objet - exemple :
Il s'agit d'un mode de représentation plane d'une molécule possédant un ou plusieurs carbones asymétriques.
L'un des deux stéréoisomères du 2,3-dihydroxypropanal (glycéraldéhyde ou aldéhyde glycérique) CH₂OH-C*HOH-CHO se représente ainsi :

Cette représentation est surtout utilisée dans le cas des acides aminés et des "sucres" (glucides).
    2) Première règle :
Le carbone central (carbone asymétrique marqué par un astérisque sur la formule semi-développée) occupe le point d'intersection de deux lignes formant une croix ; les atomes ou groupements d'atomes liés à ce carbone occupent les extrémités de la croix.
    3) Relation entre cette représentation et la représentation de Cram :
Dans la représentation de Fischer, par convention, les liaisons horizontales (ici H-C et C-OH) ne sont pas dans le plan, mais pointent vers le lecteur :

De même les liaisons verticales (C-CHO et C-CH₂OH) pointent vers l'arrière :
Soit en réunissant les deux : ce qui donne en représentation de Cram :

Ainsi

analogue à

correspond à la configuration R.

analogue à

correspond à la configuration S.

4) Changement de configuration par rotation dans la représentation de Fischer :
- Une rotation de 90° dans le plan (autour d'un axe perpendiculaire au plan et passant par le centre de la croix) modifie la configuration de la molécule :

configuration Rdevient une molécule à configuration S
- Deux rotations successives de 90° dans le même sens, dans le plan, conduisent donc logiquement à la même configuration que la molécule de départ.
- Une rotation de 180° hors du plan autour de l'axe constitué par les liaisons verticales modifie la configuration de la molécule :

configuration Rdevient une molécule à configuration S

COMMENT CONSERVER LA CONFIGURATION EN PERMUTANT LES ATOMES OU GROUPES D'ATOMES?

1) Par permutation de deux paires d'atomes ou groupes d'atomes à la fois :

2) Par permutation circulaire de 3 atomes ou groupes d'atomes :

5) Cas de deux carbones asymétriques : Les rotations apportent les mêmes changements que dans le cas d'un seul carbone asymétrique :
- Une rotation de 180° dans le plan (donc analogue à deux rotations de 90° dans le même sens) ne modifie la configuration de la molécule :

(A) a la même configuration que (B)
- Une rotation de 180° hors du plan de (B) autour de l'axe constitué par les liaisons verticales conduit à :

une molécule (C) énantiomère de (B).

- Remarque : Si l'on permute les deux groupements d'une même ligne verticale de (B) :

On obtient un diastéréoisomère de (B).
6) Convention :
Bien que l'on puisse faire tourner la molécule et obtenir en conséquence plusieurs représentations, il est de règle de disposer une molécule que l'on souhaite représenter avec la convention de Fischer, en plaçant la chaîne principale verticale, la fonction la plus oxydée en haut (on préfèrera par exemple (B) à (A)) :

(B) préférable à (A)

7) Configurations (D) et (L) :
7-1) Molécules à un carbone asymétrique :
Bien que les configurations d'une molécule au niveau de tous les carbones asymétriques qu'elle renferme puissent être parfaitement décrites par la notation R,S, on trouve très souvent encore ces configurations désignées par (D) ou (L).
Exemple : Examinons à nouveau la molécule de 2,3-dihydroxypropanal :
Configuration S ou (L).
Elle est de configuration S (voir plus haut) ; on peut aussi dire qu'elle est de configuration (L), car le OH de son carbone asymétrique est placé à gauche dans la représentation de Fischer. Si l'on prend le stéréoisomère R de cette molécule, il est de configuration (D) car le OH de son carbone asymétrique est placé à droite dans la représentation de Fischer :

Configuration R ou (D).
Autre exemple : la molécule d'alanine suivante, représentée suivant la convention de Fischer est de configuration (L) :

le groupement amino est à placé à gauche.
7-2) Molécules à plusieurs carbones asymétriques :
La notation (D) ou (L) est surtout utilisée pour représenter les acides aminés et les glucides. Dans ce dernier cas c'est le dernier carbone asymétrique de la chaîne (carbone asymétrique le plus bas dans cette chaîne placée suivant la convention de Fischer, celui donc ayant le numéro le plus grand) qui donne sa configuration (D) ou (L) à l'ensemble de la molécule :
Ainsi cette molécule de glucose est (D) :
La configuration de chaque atome de carbone asymétrique du (D)-glucose est 2R,3S,4R,5R.
Et de même cette molécule de galactose est (L) :

Dans le cas des acides aminés, c'est le premier carbone asymétrique de la chaîne (carbone asymétrique le plus haut dans cette chaîne placée suivant la convention de Fischer, celui donc ayant le numéro le plus faible) qui donne sa configuration (D) ou (L) à l'ensemble de la molécule :
Ainsi cette molécule de thréonine est (L) :

7-3) Configuration et pouvoir rotatoire :
Une molécule dextrogyre (capable de faire tourner le plan de polarisation d'une lumière polarisée vers la droite) est notée (+) ou (d) et une lévogyre est notée (-) ou (l).
Il n'y a aucune relation entre les configurations (D) ou (L) d'une molécule et son pouvoir rotatoire (d) ou (l) ; une molécule (D) peut être lévogyre et inversement une molécule (L) peut être dextrogyre ; seule l'expérience permet de conclure.
Ainsi le 2,3-dihydroxypropanal (D) est (+) tandis que les 2,3,4-trihydroxybutanals (D) sont (-).