När substituentgrupperna är orienterade i samma riktning kallas diastereomeren cis, medan diastereomeren, när substituenterna är orienterade i motsatta riktningar, kallas diastereomeren trans. Ett exempel på ett litet kolväte som visar cis-trans-isomerism är but-2-ene.
alicykliska föreningar kan också visa cis–trans-isomerism., Som ett exempel på en geometrisk isomer på grund av en ringstruktur, överväga 1,2-diklorcyklohexan:
| trans-1,2-diklorcyklohexan | cis-1,2-diklorocyklohexan |
jämförelse av fysiska egenskaperedit
CIS och transisomerer har ofta olika fysiska egenskaper. Skillnader mellan isomerer uppstår i allmänhet från skillnaderna i molekylens form eller det totala dipolmomentet.,
dessa skillnader kan vara mycket små, som i fallet med kokpunkten för rakkedjiga alkener, såsom pent-2-en, som är 37 °C i cis-isomeren och 36 °C i trans-isomeren. Skillnaderna mellan cis och transisomerer kan vara större om polära bindningar är närvarande, som i 1,2-dikloretenerna. Cis-isomeren har i detta fall en kokpunkt på 60,3 °C, medan trans-isomeren har en kokpunkt på 47,5 °C., I cis-isomeren kombineras de två polära C-CL-bindningsdipolmomenten för att ge en övergripande molekylär dipol, så att det finns intermolekylära dipol–dipolkrafter (eller Keesomkrafter), som lägger till London-dispersionskrafterna och höjer kokpunkten. I trans-isomeren å andra sidan sker detta inte eftersom de två C−CL-bondmomenten avbryter och molekylen har en netto-nolldipol (den har emellertid en icke-noll quadrupole).
de två isomererna av butendisyra har så stora skillnader i egenskaper och reaktivitet att de faktiskt fick helt olika namn., Cis-isomeren kallas maleinsyra och trans-isomeren fumarsyra. Polaritet är nyckeln vid bestämning av relativ kokpunkt eftersom det orsakar ökade intermolekylära krafter, vilket ökar kokpunkten. På samma sätt är symmetri nyckeln till att bestämma relativ smältpunkt eftersom det möjliggör bättre förpackning i fast tillstånd, även om det inte förändrar molekylens polaritet. Ett exempel på detta är förhållandet mellan oljesyra och elaidinsyra; oljesyra, cis-isomeren, har en smältpunkt på 13.,4 ° C, vilket gör det till en vätska vid rumstemperatur, medan trans-isomeren, elaidinsyra, har den mycket högre smältpunkten på 43 ° C, på grund av att den rakare trans-isomeren kan packa tätare och är fast vid rumstemperatur.
sålunda har transalkener, som är mindre polära och mer symmetriska, lägre kokpunkter och högre smältpunkter, och cis-alkener, som i allmänhet är mer polära och mindre symmetriska, har högre kokpunkter och lägre smältpunkter.,
När det gäller geometriska isomerer som är en följd av dubbelbindningar, och i synnerhet när båda substituenterna är desamma, håller vissa allmänna trender vanligtvis. Dessa trender kan hänföras till det faktum att dipolerna hos substituenterna i en cis-isomer kommer att lägga upp för att ge en övergripande molekylär dipol. I en trans-isomer kommer substituenternas dipoler att avbryta på grund av att de är på motsatta sidor av molekylen. Transisomerer tenderar också att ha lägre densiteter än sina cis-motsvarigheter.,
som en allmän trend tenderar transalkener att ha högre smältpunkter och lägre löslighet i inerta lösningsmedel, eftersom transalkener i allmänhet är mer symmetriska än cis alkener.
StabilityEdit
vanligtvis för acykliska system är trans-isomerer stabilare än cis-isomerer.Detta beror vanligtvis på den ökade ogynnsamma steriska interaktionen mellan substituenterna i cis-isomeren. Därför har transisomerer en mindre exoterm förbränningsvärme, vilket indikerar högre termokemisk stabilitet. I Benson heat of formation group additivity dataset lider cis-isomerer en 1.,10 kcal/mol stabilitet straff. Undantag från denna regel finns, såsom 1,2-difluoretylen, 1,2-difluorodiazen (FN=NF) och flera andra halogen – och syresubstituerade etylener. I dessa fall är cis-isomeren stabilare än trans-isomeren. Detta fenomen kallas CIS-effekten.,
E/Z notationEdit
brom har en högre CIP-prioritet än klor, så denna Alken är Z–isomeren
cis-trans-systemet för namngivning av alkenisomerer bör i allmänhet endast användas när det bara finns två olika substituenter på dubbelbindningen, så det finns ingen förvirring om vilka substituenter som beskrivs i förhållande till varandra., För mer komplexa fall baseras cis / trans-beteckningen i allmänhet på den längsta kolkedjan som återspeglas i molekylens rotnamn (dvs. en förlängning av standard organisk nomenklatur för moderstrukturen). IUPAC-standardbeteckningarna E-Z är entydiga i alla fall och är därför särskilt användbara för tri – och tetrasubstituerade alkener för att undvika förvirring om vilka grupper som identifieras som cis eller trans till varandra.
Z (från den tyska zusammen) betyder ”tillsammans”. E (från den tyska entgegen) betyder ” motsatt ”i betydelsen”motsatt”., Det vill säga, Z har de högprioriterade grupperna cis till varandra och E har de högprioriterade grupperna trans till varandra. Om en molekylär konfiguration betecknas E eller Z bestäms av prioritetsreglerna för Cahn-Ingold-Prelog; högre atomnummer ges högre prioritet. För var och en av de två atomerna i dubbelbindningen är det nödvändigt att bestämma prioriteten för varje substituent. Om båda substituenterna med högre prioritet är på samma sida är arrangemanget Z; om på motsatta sidor är arrangemanget E.
