2 Геометрія простих молекул

Проте вже у пентані треба враховувати обертання навколо двох «внутрішніх» зв'язків З – З. У міру ускладнення молекул число можливих конформацій зростає, а графічне зображення стає складним.

2.2 Алкени. Геометрична (цис-, транс-) ізомерія, конфігурації

Важливе наслідки жорсткості подвійного зв'язку (відсутність обертання навколо неї) – існування геометричних ізомерів.

Геометрична або цис-, транс-ізомерія обумовлена ​​різним розташуванням неоднакових заступників щодо подвійного зв'язку.

Найпростішим прикладом можуть бути ізомери бутена-2:

геометрія

Геометричні ізомери мають однаковий порядок хімічного зв'язку атомів, розрізняючись за їх просторовим розташуванням, конфігурацією. Ця різниця і створює різницю у фізичних, а також у хімічних властивостях; цис-транс-ізомер зазвичай сильно відрізняються за своїми фізичними властивостями. Наприклад, дипольний момент транс-дихлоретилену СНСl = СНСl дорівнює нулю, так як диполі С - Сlнаправлені в протилежні сторони і взаємно компенсуються; у той самий час дипольний момент цис-изомера дорівнює 1,89 Д. Цю різницю можна використовуватиме встановлення конфігурації. цис-транс-ізомери мають різні температури плавлення (зазвичай температура плавлення транс-ізомеру вище), температури кипіння, показники заломлення та щільності (зазвичай вищі для ізомеру з великим дипольним моментом), кислотність, ультрафіолетові, інфрачервоні та ЯМР-спектри і т.д. .

У разі бутену-2 СН3

СН = СН3 та інших етиленів з вуглецевими замісниками, таких як кротонова кислота СН3СН = СНСООН, транс-ізомер стійкіший за цис-ізомер. Ймовірно, причиною цього є просторові чинники.

Певне розташування атомів у просторі, що веде до наявності стереоізомерії,називається конфігурацією.

Геометричні ізомери можуть бути виділені у чистому вигляді та існують як індивідуальні, стійкі речовини. Для взаємного перетворення необхідна енергія порядку 130-170 кДж/моль (нагрівання, УФ – опромінення та інших.).

Цис- і транс-ізомерія зустрічається у полімерів цис-поліізопрен (натуральний каучук) і транс-полізопрен (гуттаперча), в рослинних оліях, де залишки молекул ненасичених кислот( олеїнової, лінолевої, ліноленової, арахідонової) знаходяться в цис-конфігурації їх відповідні біологічні властивості.