Mécanique moléculaire, méthodes électro-optiques et conformation d'epoxypropanes. Obtention de populations conformationnelles en accord avec celles deduites de la spectrometrie de vibration

¹ Département de Physique, Université d'Abidjan, 04 BP 322, Côte d'Ivoire.
² Laboratoire de Spectrochimie des Ions, Université de Nantes, 44072 Nantes Cedex 03, France
³ Laboratoire de Chimie Organique Structurale, Université de Provence, 13397 Marseille, France

Résumé

Les dérivés de l'époxypropane, [math] (avec X = H, F, Cl, Br, I et CN), présentent trois isomères de rotation dont les populations ont déjà été évaluées de deux façons différentes avec des résultats partiels ou contradictoires. Avec des mesures électro-optiques en solution (moment dipolaire et constante de Kerr), Aroney et al. (¹) on trouvé la forme gauche-2 majoritaire et des deux autres formes en pourcentages indéterminés (pour X = Cl, Br, I et CN). Avec l'analyse de spectres de vibrations (infrarouge et Raman), Wurrey et al. (^2-4) ont trouvé la forme gauche-1 majoritaire et la forme cis peu abondante. Dans ce travail, des calculs d'énergie à l'aide de la mécanique moléculaire nous conduisent à des populations conformationnelles en accord avec celles obtenues par Wurrey. De plus, nous montrons qu'en réalité les mesures électro-optiques, exploitées en tenant compte des interactions électrostatiques intramoléculaires par des calculs DID (Dipole Induced Dipole), permettent d'obtenir des pourcentages peu précis mais globalement cohérents avec ceux déduits de la mécanique moléculaire et de la spectrométrie de vibration.

Abstract

The substituted oxirans, [math] (with X, F, Cl, Br, I and CN), exhibit three rotamers the percentages of which habe been already evaluated by means of two different methods giving partial or contradictory results. With help of electro-optic measurements in solution phase (dipole moment and Kerr constant) Aroney et al. (¹) have concluded that the most part of molecules (for X = Cl, Br, I and CN) are in gauche-2 arrangement and the remaning due to gauche-1 and cis conformers in unspecified amounts. Using vibrational spectroscopic technics (infrared and Raman), Wurrey et al. (^2-4) have found that the gauche-1 conformer is the most abundant form while the percentage of cis conformer is very low. In the present work, conformational energies deduced from molecular mechanics calculations lead us to conformer percentages in accordance with those obtained by Wurrey. Moeover we show that, in fact, application of electro-optic measurements by taking into account intramolecular electrostatic interactions with help of DID (Dipole Induced Dipole) calculations, allow to obtain percentage values not very accurate but generally consistent with those deduced from molecular mechanics and from vibrational spectroscopy.