gdy grupy podstawników są zorientowane w tym samym kierunku, diastereomer jest określany jako cis, natomiast gdy podstawniki są zorientowane w przeciwnych kierunkach, diastereomer jest określany jako trans. Przykładem Niewielkiego węglowodoru wykazującego izomeryzm cis-trans jest but-2-en.
związki Alicykliczne mogą również wykazywać izomeryzm cis–trans., Jako przykład izomeru geometrycznego ze względu na strukturę pierścienia, rozważmy 1,2-dichlorocykloheksan:
| trans-1,2-dichlorocykloheksan | CIS-1,2-dichlorocykloheksan |
porównanie właściwości fizycznychedit
izomery cis i trans często mają różne właściwości fizyczne. Różnice między izomerami, na ogół, wynikają z różnic w kształcie cząsteczki lub ogólny moment dipolowy.,
różnice te mogą być bardzo małe, jak w przypadku temperatury wrzenia alkenów o prostych łańcuchach, takich jak pent-2-EN, który wynosi 37 °C w izomerze cis i 36 °C w izomerze trans. Różnice między izomerami cis i trans mogą być większe, jeśli występują wiązania polarne, jak w 1,2-dichloroetenach. Izomer cis w tym przypadku ma temperaturę wrzenia 60,3 °C, podczas gdy izomer trans ma temperaturę wrzenia 47,5 °C., W izomerze cis dwa polarne momenty dipolowe C-Cl łączą się, dając ogólny dipol molekularny, tak że istnieją międzycząsteczkowe siły dipolowo – dipolowe (lub Siły Keesoma), które dodają do sił dyspersji londyńskiej i podnoszą temperaturę wrzenia. Z drugiej strony w izomerze trans nie zachodzi to, ponieważ dwa momenty wiązania C−Cl anulują się, a cząsteczka ma dipol zerowy netto (ma jednak niezerowy kwadrupol).
oba izomery kwasu butenodiowego mają tak duże różnice właściwości i reaktywności, że w rzeczywistości nadano im zupełnie inne nazwy., Izomer cis nazywa się kwasem maleinowym, a izomer trans-kwasem fumarowym. Polaryzacja jest kluczowa w określaniu względnej temperatury wrzenia, ponieważ powoduje zwiększenie sił międzycząsteczkowych, podnosząc w ten sposób temperaturę wrzenia. W ten sam sposób symetria jest kluczowa w określaniu względnej temperatury topnienia, ponieważ pozwala na lepsze upakowanie w stanie stałym, nawet jeśli nie zmienia biegunowości cząsteczki. Jednym z przykładów jest związek między kwasem oleinowym a kwasem elaidowym; kwas oleinowy, izomer cis, ma temperaturę topnienia 13.,4 °C, co czyni go cieczą w temperaturze pokojowej, podczas gdy izomer trans, kwas elaidowy, ma znacznie wyższą temperaturę topnienia 43 °C, ze względu na to, że prostszy izomer trans jest w stanie mocniej się spakować i jest stały w temperaturze pokojowej.
tak więc alkeny trans, które są mniej polarne i bardziej symetryczne, mają niższe temperatury wrzenia i wyższe temperatury topnienia, a alkeny cis, które są ogólnie bardziej polarne i mniej symetryczne, mają wyższe temperatury wrzenia i niższe temperatury topnienia.,
w przypadku izomerów geometrycznych będących konsekwencją wiązań podwójnych, a w szczególności, gdy oba podstawniki są takie same, zwykle utrzymują się pewne ogólne trendy. Tendencje te można przypisać temu, że dipole podstawników w izomerze cis sumują się, dając ogólny dipol molekularny. W izomerze trans dipole podstawników anulują się ze względu na to, że znajdują się po przeciwnych stronach cząsteczki. Izomery Trans mają również mniejszą gęstość niż ich odpowiedniki cis.,
jako ogólny trend, trans alkenes mają wyższe temperatury topnienia i niższą rozpuszczalność w obojętnych rozpuszczalnikach, ponieważ trans alkenes, ogólnie rzecz biorąc, są bardziej symetryczne niż cis alkenes.
stabilność
Zwykle dla układów acyklicznych izomery trans są bardziej stabilne niż izomery cis.Jest to zwykle spowodowane zwiększoną niekorzystną steryczną interakcją podstawników w izomerze cis. Dlatego izomery trans mają mniej egzotermiczne ciepło spalania, co wskazuje na wyższą stabilność termochemiczną. W zestawie danych addytywności grupy Bensona ciepło formowania, izomery cis cierpią 1.,10 kcal/mol. Istnieją wyjątki od tej zasady, takie jak 1,2-difluoroetylen, 1,2-difluorodiazen (FN = NF)i kilka innych etylenów podstawionych halogenami i tlenem. W takich przypadkach izomer cis jest bardziej stabilny niż izomer trans. Zjawisko to nazywa się efektem cis.,
notacja E/Zedit
System cis–trans do nazywania izomerów alkenu powinien zasadniczo może być stosowany tylko wtedy, gdy istnieją tylko dwa różne podstawniki w wiązaniu podwójnym, więc nie ma wątpliwości, które podstawniki są opisywane względem siebie., W bardziej złożonych przypadkach oznaczenie cis/trans jest zazwyczaj oparte na najdłuższym łańcuchu węglowym odzwierciedlonym w nazwie korzenia cząsteczki (tj. rozszerzenie standardowej nomenklatury organicznej dla struktury macierzystej). Standardowe oznaczenia IUPAC E-Z są jednoznaczne we wszystkich przypadkach, a zatem są szczególnie przydatne dla alkenów podstawionych tri – i tetrasubsub, aby uniknąć nieporozumień co do tego, które grupy są identyfikowane jako cis lub trans.
Z (Z niemieckiego zusammen) oznacza „razem”. E (z niemieckiego entgegen) oznacza ” przeciwny „w znaczeniu”przeciwny”., Oznacza to, że Z mA grupy o wyższym priorytecie cis dla siebie, A E ma grupy o wyższym priorytecie trans dla siebie. Czy konfiguracja molekularna jest oznaczona E lub Z jest określona przez zasady priorytetu Cahn-Ingold-Prelog; wyższe liczby atomowe mają wyższy priorytet. Dla każdego z dwóch atomów w wiązaniu podwójnym konieczne jest określenie priorytetu każdego podstawnika. Jeśli oba podstawniki wyższego priorytetu są po tej samej stronie, układ jest Z; jeśli po przeciwnych stronach, układ jest E.
