Цис-транс-изомерия
Цис - транс- изомерия , также известная как геометрическая изомерия , описывает определенное расположение атомов внутри молекул. Приставки « цис » и « транс » взяты из латыни: «по эту сторону» и «по ту сторону» соответственно. [1] В контексте химии цис означает, что функциональные группы (заместители) находятся на одной стороне некоторой плоскости, а транс означает, что они находятся на противоположных (поперечных) сторонах. Цис - транс- изомеры — это стереоизомеры , то есть пары молекул, имеющие одинаковую формулу, но функциональные группы которых находятся в разной ориентации в трехмерном пространстве. Цис- и транс -изомеры встречаются как в органических молекулах, так и в неорганических координационных комплексах. Цис- и транс- дескрипторы не используются в случаях конформационной изомерии , когда две геометрические формы легко преобразуются друг в друга, например, в большинстве структур с одинарной связью с открытой цепью;используются термины « син » и « анти ».
Как правило, цис - транс- стереоизомеры содержат двойные связи или кольцевые структуры. В обоих случаях вращение облигаций ограничивается или предотвращается. [4] Когда группы заместителей ориентированы в одном направлении, диастереомер называется цис , тогда как когда заместители ориентированы в противоположных направлениях, диастереомер называется транс . Примером небольшого углеводорода, проявляющего цис - транс- изомерию, является бут-2-ен . Другим примером является 1,2-дихлорциклогексан.
Цис- и транс -изомеры имеют разные физические свойства. Их разная форма влияет на дипольные моменты , температуру кипения и особенно плавления.
Эти различия могут быть очень небольшими, как в случае с температурой кипения алкенов с прямой цепью, таких как пент-2-ен , которая составляет 37 °С у цис -изомера и 36 °С у транс -изомера. [5] Различия между цис- и транс- изомерами могут быть больше, если присутствуют полярные связи, как в 1,2-дихлорэтенах . Цис - изомер в этом случае имеет температуру кипения 60,3 °С, а транс -изомер — 47,5 °С. [6] В цис -изомере два полярных дипольных момента связи C–Cl объединяются, образуя общий молекулярный диполь, так что существуют межмолекулярные диполь-дипольные силы (или силы Кисома), которые добавляются к дисперсионным силам Лондона и повышают температуру кипения. точка. С другой стороны, в транс -изомере этого не происходит, поскольку два момента связи C-Cl сокращаются, и молекула имеет чистый нулевой дипольный момент (однако она имеет ненулевой квадрупольный момент ).
Полярность является ключом к определению относительной точки кипения, поскольку сильные межмолекулярные силы повышают температуру кипения. Точно так же симметрия является ключом к определению относительной температуры плавления, поскольку она обеспечивает лучшую упаковку в твердом состоянии, даже если она не меняет полярность молекулы. Другим примером этого является взаимосвязь между олеиновой кислотой и элаидиновой кислотой ; олеиновая кислота, цис -изомер, имеет температуру плавления 13,4 °C, что делает ее жидкой при комнатной температуре, тогда как транс -изомер, элаидиновая кислота, имеет гораздо более высокую температуру плавления — 43 °C, поскольку более прямой транс- изомер является способен упаковываться более плотно и остается твердым при комнатной температуре.
Таким образом, транс -алкены, которые менее полярны и более симметричны, имеют более низкие температуры кипения и более высокие температуры плавления, а цис -алкены, которые обычно более полярны и менее симметричны, имеют более высокие температуры кипения и более низкие температуры плавления.
.png){kind=spacer}