Wenn die Substituentengruppen in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, wird das Diastereomer als cis bezeichnet, während, wenn die Substituenten in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind, das Diastereomer als trans bezeichnet wird. Ein Beispiel für einen kleinen Kohlenwasserstoff mit cis-trans-Isomerie ist but-2-en.
Alicyclische Verbindungen können auch cis–trans-Isomerie anzeigen., Betrachten Sie als Beispiel für ein geometrisches Isomer aufgrund einer Ringstruktur 1,2-Dichlorcyclohexan:
| trans-1,2-Dichlorcyclohexan | cis-1,2-dichlorcyclohexan |
Vergleich von physikalischen Eigenschaftenedit
Cis-und trans-Isomere haben oft unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Unterschiede zwischen Isomeren ergeben sich im Allgemeinen aus den Unterschieden in der Form des Moleküls oder dem gesamten Dipolmoment.,
Diese Unterschiede können sehr gering sein, wie im Fall des Siedepunktes von geradkettigen Alkenen, wie pent-2-en, der im cis-Isomer 37 °C und im Trans-Isomer 36 °C beträgt. Die Unterschiede zwischen cis-und trans-Isomeren können größer sein, wenn polare Bindungen vorhanden sind, wie bei den 1,2-Dichlorethenen. Das cis-Isomer hat in diesem Fall einen Siedepunkt von 60,3 °C, während das Trans-Isomer einen Siedepunkt von 47,5 °C aufweist., Im cis-Isomer verbinden sich die beiden polaren C-Cl-Bindungs-Dipolmomente zu einem gesamtmolekularen Dipol, so dass es intermolekulare Dipol–Dipol-Kräfte (oder Keesom-Kräfte) gibt, die zu den London-Dispersionskräften addieren und den Siedepunkt erhöhen. Im Trans-Isomer hingegen tritt dies nicht auf, weil die beiden C-Cl-Bindungsmomente abbrechen und das Molekül einen Netto-Null-Dipol hat (es hat jedoch einen Nicht-Null-Quadrupol).
Die beiden Isomere der Butendioesäure weisen so große Unterschiede in Eigenschaften und Reaktivierungen auf, dass ihnen eigentlich völlig unterschiedliche Namen gegeben wurden., Das cis-Isomer wird Maleinsäure und die Trans-Isomer-Fumarsäure genannt. Die Polarität ist der Schlüssel zur Bestimmung des relativen Siedepunkts, da sie erhöhte intermolekulare Kräfte verursacht und dadurch den Siedepunkt erhöht. In gleicher Weise ist Symmetrie der Schlüssel zur Bestimmung des relativen Schmelzpunkts, da sie eine bessere Verpackung im festen Zustand ermöglicht, auch wenn sie die Polarität des Moleküls nicht verändert. Ein Beispiel hierfür ist die Beziehung zwischen Ölsäure und Elaidinsäure; Ölsäure, das cis-Isomer, hat einen Schmelzpunkt von 13.,4 °C, so dass es eine flüssigkeit bei raumtemperatur, während die trans isomer, elaidic säure, hat die viel höheren schmelzpunkt von 43 °C, aufgrund der gerader trans isomer in der lage zu packen mehr fest, und ist solide bei raumtemperatur.
Somit haben Transalkene, die weniger polar und symmetrischer sind, niedrigere Siedepunkte und höhere Schmelzpunkte, und cis-Alkene, die im Allgemeinen polarer und weniger symmetrisch sind, höhere Siedepunkte und niedrigere Schmelzpunkte.,
Bei geometrischen Isomeren, die eine Folge von Doppelbindungen sind, und insbesondere wenn beide Substituenten gleich sind, halten sich in der Regel einige allgemeine Trends. Diese Trends können auf die Tatsache zurückgeführt werden, dass sich die Dipole der Substituenten in einem cis-Isomer zu einem gesamtmolekularen Dipol addieren. In einem Trans-Isomer heben sich die Dipole der Substituenten auf, da sie sich auf gegenüberliegenden Seiten des Moleküls befinden. Trans-Isomere neigen auch dazu, niedrigere Dichten als ihre cis-Gegenstücke zu haben.,
Als allgemeiner Trend weisen Transalkene tendenziell höhere Schmelzpunkte und eine geringere Löslichkeit in inerten Lösungsmitteln auf, da Transalkene im Allgemeinen symmetrischer sind als cis-Alkene.
Stabilitätedit
Normalerweise sind Trans-Isomere für azyklische Systeme stabiler als cis-Isomere.Dies ist typischerweise auf die erhöhte ungünstige sterische Wechselwirkung der Substituenten im cis-Isomer zurückzuführen. Daher haben Trans-Isomere eine weniger exotherme Verbrennungswärme, was auf eine höhere thermochemische Stabilität hinweist. Im Benson Heat of formation group Additivity Dataset erleiden cis-Isomere eine 1.,10 kcal / Mole Strafe. Ausnahmen von dieser Regel bestehen, wie 1,2-Difluorethylen, 1,2-Difluordiazen (FN=NF) und mehrere andere Halogen – und sauerstoffsubstituierte Ethylene. In diesen Fällen ist das cis-Isomer stabiler als das Trans-Isomer. Dieses Phänomen wird als CIS-Effekt bezeichnet.,
E/Z notationEdit
Brom hat eine höhere CIP-Priorität als Chlor, daher ist dieses Alken das Z–Isomer
Das cis-trans-System zur Benennung von Alkenisomeren sollte im Allgemeinen nur verwendet werden, wenn nur zwei verschiedene Substituenten auf der Doppelbindung vorhanden sind, so gibt es keine Verwirrung darüber, welche Substituenten relativ zueinander beschrieben werden., Für komplexere Fälle basiert die cis / trans-Bezeichnung im Allgemeinen auf der längsten Kohlenstoffkette, wie sie sich im Wurzelnamen des Moleküls widerspiegelt (dh eine Erweiterung der organischen Standardnomenklatur für die Stammstruktur). Die IUPAC-Standardbezeichnungen EZ sind in allen Fällen eindeutig und daher besonders nützlich für tri – und tetrasubstituierte Alkene, um Verwirrung darüber zu vermeiden, welche Gruppen als cis oder trans zueinander identifiziert werden.
Z (aus dem deutschen zusammen) bedeutet „zusammen“. E (aus dem Deutschen entgegen) bedeutet “ entgegengesetzt „im Sinne von“Gegenteil“., Das heißt, Z hat die Gruppen mit höherer Priorität cis zueinander und E hat die Gruppen mit höherer Priorität trans zueinander. Ob eine molekulare Konfiguration mit E oder Z bezeichnet wird, wird durch die Cahn-Ingold-Prelog-Prioritätsregeln bestimmt; höheren Ordnungszahlen wird eine höhere Priorität eingeräumt. Für jedes der beiden Atome in der Doppelbindung muss die Priorität jedes Substituenten bestimmt werden. Wenn beide Substituenten mit höherer Priorität auf derselben Seite sind, ist die Anordnung Z; wenn auf gegenüberliegenden Seiten, ist die Anordnung E.
