4.7: Projections Fischer

Apprendre à dessiner des projections Fischer de molécules et comprendre leur pertinence joue un rôle crucial dans la représentation visuelle des molécules organiques. Une projection Fischer est une projection bidimensionnelle sur une surface plane pour simplifier la représentation tridimensionnelle en coin et en tirets des molécules. Ceci est particulièrement utile dans le cas de molécules comportant plusieurs centres chiraux qui peuvent être difficiles à dessiner. Ici, toutes les liaisons d’intérêt sont représentées sous forme de lignes horizontales ou verticales. Alors que les lignes verticales représentent une orientation éloignée du spectateur, les lignes horizontales indiquent les groupes dirigés vers le spectateur. Alors que les molécules avec un seul centre chiral peuvent être transformées en projections Fischer en une seule étape, la conversion de la représentation en coin-tirets d'une molécule avec plusieurs centres chiraux en sa projection Fischer est un processus double.

Tout d’abord, la molécule subit une rotation pour orienter la chaîne carbonée de haut en bas, avec C-1 en haut. Ensuite, la configuration au centre chiral portant le numéro le plus bas est visualisée de telle sorte que les substituants pointent vers le spectateur et que le squelette carboné soit incliné. Répéter cette opération systématiquement pour tous les centres chiraux génère la projection Fischer de la molécule entière. Une rotation de la molécule de 180° dans le plan de la projection Fischer ne fait aucune différence, mais une rotation de 180° hors du plan de la projection génère l’énantiomère de la molécule. Il faut noter que les projections Fischer ne sont qu’une simple représentation 2D. Ils ne sont pas directement corrélés à la structure spatiale 3D réelle de la molécule.

Figure 1: Représentation différente d'une molécule de glucose : (a) projection de Fischer, (b) coin-tiret, (c) projection de Haworth et (d) conformation de chaise

Alors que les projections de Fischer sont couramment utilisées pour représenter les sucres sous forme de chaîne ouverte, les projections de Haworth sont généralement utilisées pour décrire leurs formes cycliques. Pour la projection Fischer de la molécule de glucose cyclique sur la figure 1 (a), la projection Haworth correspondante est présentée sur la figure 1 (c). Il convient de noter que bien que la projection de Haworth soit pratique pour présenter la stéréochimie, elle ne parvient pas à fournir une mesure réaliste de la conformation. Par conséquent, pour mettre l’accent à la fois sur la conformation et la stéréochimie dans une molécule, la présentation de la chaire est utilisée (représentée sur la figure 1 (d)).

La représentation tridimensionnelle en coin de molécules avec plusieurs centres chiraux peut être très compliquée et difficile à dessiner.

De telles molécules peuvent être plus facilement représentées par leurs simples projections bidimensionnelles sur une surface plane, appelées projections de Fischer.

Dans les projections de Fischer, toutes les obligations d’intérêt sont représentées par des lignes horizontales ou verticales. Alors que les lignes verticales pointent à l’opposé du spectateur, les lignes horizontales sont dirigées vers le spectateur.

Une molécule avec un seul centre chiral, comme le glycéraldéhyde, peut être facilement tournée de sorte que le squelette carboné pointe à l’opposé du spectateur et que les autres substituants au centre chiral pointent vers le spectateur. La projection de cette orientation sur un plan crée la projection de Fischer du glycéraldéhyde.

Dans les molécules à plusieurs centres chiraux, comme le ribose, il n’y a pas de rotation possible de sorte que tous les substituants aux centres chiraux se projettent vers le spectateur tandis que le squelette de carbone pointe loin du spectateur.

La projection de Fischer d’une telle molécule est générée en deux étapes. Tout d’abord, la molécule est tournée de telle sorte que la chaîne carbonée soit orientée de haut en bas, conventionnellement avec C-1 au sommet.

Deuxièmement, la configuration au centre chiral le moins numéroté est visualisée de telle sorte que les substituants pointent vers le spectateur et que le squelette de carbone est incliné vers l’extérieur.

Cette orientation génère la projection de Fischer pour ce centre chiral. La répétition de ce processus pour chaque centre chiral de la molécule crée la projection de Fischer de la molécule.

Cependant, la projection de Fischer n’est qu’une représentation bidimensionnelle simpliste et n’est pas directement corrélée à la structure tridimensionnelle réelle de la molécule.

Alors que la rotation de la projection de Fischer d’une molécule dans le plan de cent quatre-vingts degrés n’a aucun effet sur la représentation globale, une rotation hors plan de cent quatre-vingts degrés crée la projection de Fischer de l’énantiomère de la molécule d’origine.