1. Définition

L'isomérie de constitution (ou isomérie structurelle) regroupe des composés ayant la même formule brute moléculaire mais des connectivités atomiques différentes. Ils diffèrent par l’ordre d’assemblage des atomes ou par le rôle des groupes fonctionnels, ce qui conduit à des propriétés physiques et chimiques distinctes.

2. Notions clés

• Même formule brute (même nombre et type d’atomes).
• Connexions différentes entre les atomes (chaîne différente, position des substituants, ou fonctionnel différent).
• Différent des isomères stéréochimiques: les isomères de constitution diffèrent par l’ordre des liaisons, non par leur disposition spatiale (configurations ou conformations).

3. Types d’isomérie de constitution

• Isomérie de chaîne (ou de squelette) : même formule brute mais chaîne carbonée différente (ex. n-butane C4H10 et isobutane C4H10).
• Isomérie positionnelle : même squelette et même fonction, mais fonction ou substituant à des positions différentes.
• Isomérie fonctionnelle : même formule brute mais fonction différente (ex. alcool vs éther pour C2H6O).

4. Exemples illustratifs

Exemples d’alcanes (mêmes formules brutes, connectivités différentes) :

• Butane: CH3-CH2-CH2-CH3 (n-butane) et isobutane: (CH3)3C-H, C4H10.
• Pentane et ses isomères (C5H12) :
  • n-pentane: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
  • méthylbutane (isopentane): CH3-CH2-CH(CH3)-CH3
  • diméthylpropane (neopentane): (CH3)4C

Autres exemples (différentes fonctions) :

• Éthanol (C2H6O) vs éthyl éther (C2H6O) : alcool vs éther, même formule brute mais fonctionnelle différente.

5. Méthodes d’identification et raisonnement

1. Écrire la formule brute et envisager les acides/ bases et familles fonctionnelles possibles.
2. Comparer les chaînes carbonées possibles et vérifier les liaisons entre les atomes pour générer toutes les connexions plausibles.
3. Utiliser les noms IUPAC et les formules développées pour confirmer si deux composés ne diffèrent que par la connectivité.
4. Penser à des tests spectroscopiques simples (IR) pour distinguer les familles fonctionnelles (alcool vs éther, carbonyle, etc.).

6. Exercices et corrigés rapides