Цис-транс изомерия

Относительно свободное вращение, возможное вокруг простой связи, не осуществляется в случае соединений с двойной связью, так как это требует разрыва старой и образования новой p- связи, что может произойти только в жестких условиях - при высоких температурах или при облучении ультрафиолетовым светом. В связи с этим соединения, содержащие у атомов углерода, связанных двойной связью, хотя бы по одному разному заместителю, могут существовать в виде двух стереоизомеров. Так как соединения с двойной связью плоские (sp²- гибридизация атома углерода), то заместители могут быть расположены по одну сторону от двойной связи, либо по разные стороны.

ав С=С ав

Если одинаковые заместители расположены по одну сторону от p - связи, то такой изомер называется цис-изомером, если по разные - то транс- изомером. Цис,-транс-изомеры - это конфигурационные изомеры, так как они отличаются различным расположением атомов в пространстве. Например:

цис-изомер транс-изомер

цис-бутен-2 транс-бутен-2

Но эта номенклатура может быть использована только для обозначения изомеров, имеющих одинаковые заместители. В общем случае, при наличии разных заместителей при атомах углерода, связанных двойной связью, используется Z, E - номенклатура, основанная на старшинстве заместителей, определяемом по атомному номеру заместителя. Если старшие заместители расположены по одну сторону от двойной связи - то такому изомеру приписывается символ Z (от немецкого слова zusammen -вместе) если по разные - то символ E (от немецкого – entgegen - напротив), например:

Z - 1-бром--1-фтор-2-хлорэтен Е- 1-бром-1-фтор-2-хлорэтен

Аналогично, цис-бутен-2 получает название: Z-бутен-2, а транс-бутен-2: Е-бутен-2.

Так как цис -, транс - изомеры отличаются различным взаимным расположением заместителей относительно друг друга, то такие изомеры различаются физическими и химическими свойствами. Один из изомеров, как правило транс-изомер, более устойчив. Этим объясняют распространенность транс-изомеров в природе. Температура кипения цис-изомера выше, чем транс-изомера. Цис-изомер менее симметричен, и поэтому его упаковка в кристаллической решетке менее плотная, что обусловливает, как правило, более низкую температура плавления цис-изомера (табл.). Для того, чтобы приписать цис- или транс-строение определенному изомеру, используют данные по измерению дипольного момента. Дипольный момент транс-изомера всегда меньше (или равен нулю при одинаковых заместителях) дипольного момента цис-изомера.

Таблица

Физико-химические свойства бутен-2-диовых-1,4-кислот.

Кислота	Т.пл., 0 С	Растворимость в воде	рК а 1
цис-бутен-2-диовая-1,4 (малеиновая)	130,5	1:2	2,4
транс-бутен-2-диовая-1,4 (фумаровая)		1:150	3,1

Цис,-транс-изомерия возможна и для циклических соединений, в которых свободному вращению препятствует цикл. В этом случае заместители могут располагаться по одну - цис-изомер, или по разные стороны от плоскости цикла - транс-изомер. Пример цис, - транс-изомерии для циклических соединений

цис- 1,2 –дибромциклобутан транс-1,2-дибромциклобутан