13.2: isomères Cis-Trans (isomères géométriques)

Il y a une rotation libre autour des liaisons simples carbone-carbone (C-C) dans les alcanes., En revanche, la structure des alcènes exige que les atomes de carbone d’une double liaison et les deux atomes liés à chaque atome de carbone se trouvent tous dans un seul plan, et que chaque atome de carbone doublement lié se trouve au centre d’un triangle. Cette partie de la structure de la molécule est rigide; la rotation autour des atomes de carbone doublement liés n’est pas possible sans rompre la liaison. Regardez les deux hydrocarbures chlorés dans la Figure \(\PageIndex{1}\).

la Figure \(\PageIndex{1}\): la Rotation sur les Obligations., Dans le 1,2-dichloroéthane (a), la rotation libre autour de la liaison C–C permet aux deux structures d’être interconverties par une torsion d’une extrémité par rapport à l’autre. Dans le 1,2-dichloroéthène (b), une rotation restreinte autour de la double liaison signifie que les positions relatives des groupes substituants au-dessus ou au-dessous de la double liaison sont significatives.

dans le 1,2-dichloroéthane (partie (a) de la Figure \(\PageIndex{1}\)), Il y a une rotation libre autour de la liaison C–C. Les deux modèles représentent exactement la même molécule; ils ne sont pas des isomères., Vous pouvez dessiner des formules structurelles qui ont l’air différentes, mais si vous gardez à l’esprit la possibilité de cette rotation libre sur les liaisons simples, vous devez reconnaître que ces deux structures représentent la même molécule:

dans le 1,2-dichloroéthène (Figure \(\PageIndex{1b}\)), cependant, la rotation restreinte sur Bond devenir significatif. Cela conduit à un type particulier d’isomérie., L’isomère dans lequel les deux atomes de chlore (Cl) se trouvent du même côté de la molécule est appelé isomère cis (Latin cis, signifiant « de ce côté”) et est nommé cis-1,2-dichloroéthène. L’isomère avec les deux atomes de Cl sur les côtés opposés de la molécule est l’isomère trans (latin trans, signifiant « à travers”) et est nommé trans-1,2-dichloroéthène. Ces deux composés sont des isomères cis-trans (ou isomères géométriques), composés qui ont des configurations différentes (groupes en permanence à différents endroits dans l’espace) en raison de la présence d’une structure rigide dans leur molécule.,

considérons l’alcène avec la formule structurale condensée CH3CH=CHCH3. Nous pourrions le nommer 2-butène, mais il existe en fait deux de ces composés; la double liaison entraîne un isomérie cis-trans (Figure \(\PageIndex{2}\)).

le CIS-2-butène possède les deux groupes méthyle du même côté de la molécule. Trans-2-butène a les groupes méthyle sur les côtés opposés de la molécule. Leurs formules structurelles sont les suivantes:

cependant, ces deux structures ne sont pas vraiment différentes l’une de l’autre. Si vous pouviez prendre l’une ou l’autre molécule de la page et la retourner de haut en bas, vous verriez que les deux formules sont identiques. Il y a donc deux exigences pour l’isomérie cis-trans:

1. La Rotation doit être restreinte dans la molécule.
2. Il doit y avoir deux groupes non identiques sur chaque atome de carbone doublement lié.,

dans ces structures de propène, la deuxième condition d’isomérie cis-trans n’est pas remplie. L’un des atomes de carbone doublement liés a deux groupes différents attachés, mais les règles exigent que les deux atomes de carbone aient deux groupes différents. En général, les énoncés suivants sont valables dans l’isomérie cis-trans:

• les alcènes avec une unité C=CH2 n’existent pas en tant qu’isomères cis-trans.
• les alcènes avec une unité C=CR2, où les deux groupes R sont identiques, n’existent pas en tant qu’isomères cis-trans.,
• les alcènes du type R–CH=CH–R peuvent exister sous forme d’isomères cis et trans; cis si les deux groupes R sont du même côté de la double liaison carbone-carbone, et trans si les deux groupes R sont des côtés opposés de la double liaison carbone-carbone.

l’isomérie Cis-trans se produit également dans les composés cycliques., Dans les structures annulaires, les groupes sont incapables de tourner autour de l’une des liaisons carbone–carbone annulaires. Par conséquent, les groupes peuvent être du même côté de l’anneau (cis) ou des côtés opposés de l’anneau (trans). Pour nos fins ici, nous représentons tous les cycloalcanes comme des structures planaires, et nous indiquons les positions des groupes, soit au-dessus ou au-dessous du plan de l’anneau.

Exemple \(\PageIndex{1}\)

quels sont les composés Qui peuvent exister en tant que cis-trans (géométrique) des isomères? De les dessiner.,

1. CHCl=CHBr
2. CH2=CBrCH3
3. (CH3)2C=CHCH2CH3
4. Ch3ch=CHCH2CH3

Solution

Les quatre structures ont une double liaison et répondent donc à la règle 1 pour l’isomérie cis-trans.

1. ce composé répond à la règle 2; il a deux groupes non identiques sur chaque atome de carbone (H et Cl sur L’un et H et Br sur L’autre). Il existe en tant qu’isomères cis et trans:
   
2. ce composé a deux atomes d’hydrogène sur l’un de ses atomes de carbone doublement liés; il échoue à la règle 2 et n’existe pas en tant qu’isomères cis et trans.,
3. ce composé a deux groupes méthyle (CH3) sur l’un de ses atomes de carbone doublement liés. Il échoue à la règle 2 et n’existe pas en tant qu’isomères cis et trans.
4. ce composé répond à la règle 2; il a deux groupes non identiques sur chaque atome de carbone et existe en tant qu’isomères cis et trans: