os Objectivos de Aprendizagem

  • Reconhecer que os alcenos que pode existir como cis-trans isômeros.
  • classifica os isómeros como cis ou trans.
  • desenhar estruturas para isómeros cis-trans dados os seus nomes.

há rotação livre sobre as ligações simples carbono-carbono (C-C) em alcanos., Em contraste, a estrutura dos alcenos requer que os átomos de carbono de uma dupla ligação e os dois átomos ligados a cada átomo de carbono se encontram todos em um único plano, e que cada átomo de carbono duplamente ligado se encontra no centro de um triângulo. Esta parte da estrutura da molécula é rígida; a rotação sobre átomos de carbono duplamente ligados não é possível sem romper a ligação. Veja os dois hidrocarbonetos clorados na figura \(\PageIndex{1}\).

figura \(\PageIndex{1}\): rotação sobre ligações., Em 1,2-dicloroetano (a), a rotação livre sobre a ligação C–C permite que as duas estruturas sejam interconvertidas por uma torção de uma extremidade em relação à outra. Em 1,2-dicloroeteno (b), a rotação restrita sobre a dupla ligação significa que as posições relativas dos grupos substituintes acima ou abaixo da dupla ligação são significativas.

em 1,2-dicloroetano (parte (a) da figura \(\PageIndex{1}\)), há rotação livre sobre a ligação C–C. Os dois modelos apresentados representam exatamente a mesma molécula; eles não são isômeros., Você pode desenhar fórmulas estruturais que parecem diferentes, mas se você tenha em mente a possibilidade da livre rotação em torno do único títulos, você deve reconhecer que essas duas estruturas representam a mesma molécula:

Em 1,2-dichloroethene (Figura \(\PageIndex{1b}\)), no entanto, restrito a rotação sobre a ligação dupla significa que as posições relativas do substituinte grupos acima ou abaixo do duplo vínculo torna-se significativa. Isto leva a um tipo especial de isomerismo., O isômero em que os dois átomos de cloro (Cl) estão no mesmo lado da molécula é chamado de isômero cis (cis latino, significando “neste lado”) e é chamado cis-1,2-dicloroeteno. O isômero com os dois átomos Cl em lados opostos da molécula é o isômero trans (trans latino, significando “transversal”) e é chamado trans-1,2-dicloroeteno. Estes dois compostos são isômeros cis-trans (ou isômeros geométricos), compostos que têm configurações diferentes (grupos permanentemente em lugares diferentes no espaço) por causa da presença de uma estrutura rígida em sua molécula.,

considere o alceno com a fórmula estrutural condensada CH3CH=CHCH3. Poderíamos chamá-lo de 2-buteno, mas existem na verdade dois desses compostos; a ligação dupla resulta em isomerismo cis-trans (figura \(\PageIndex{2}\)).

Cis-2-buteno tem ambos os grupos metil no mesmo lado da molécula. Trans-2-buteno tem os grupos metil em lados opostos da molécula. Suas fórmulas estruturais são as seguintes:

Figura \(\PageIndex{3}\): Modelos de (esquerda) Cis-2-Buteno e (direita) Trans-2-Buteno.,
figura \(\PageIndex{4}\): Diferentes vistas da molécula de propeno (inverter verticalmente). Estes não são isómeros.

No entanto, estas duas estruturas não são realmente diferentes uma da outra. Se você pudesse pegar qualquer molécula da página e virá-la de cima para baixo, você veria que as duas fórmulas são idênticas. Assim, existem dois requisitos para o isomerismo cis-trans: A rotação

  1. deve ser restringida na molécula.
  2. Deve haver dois grupos não-identicos em cada átomo de carbono duplamente ligado.,nestas estruturas de propeno, o segundo requisito para o isomerismo cis-trans não é cumprido. Um dos átomos de carbono duplamente ligados tem dois grupos diferentes ligados, mas as regras exigem que ambos os átomos de carbono têm dois grupos diferentes. Em geral, as seguintes afirmações são verdadeiras no isomerismo cis-trans:
    • alcenos com uma unidade C=CH2 não existem como isómeros cis-trans.
    • alcenos com uma unidade C=CR2, onde os dois grupos R são os mesmos, não existem como isômeros cis-trans.,
    • alcenos do tipo R–CH=CH–R podem existir como isómeros cis e trans; cis se os dois grupos R estiverem do mesmo lado da ligação dupla carbono-carbono, e trans se os dois grupos R estiverem em lados opostos da ligação dupla carbono-carbono.Nota avançada: a isomerização E / Z

      Se uma molécula tem uma ligação C=C com um grupo não-hidrogénio ligado a cada um dos carbonos, a nomenclatura cis/trans descrita acima é suficiente para a descrever., No entanto, se você tem três grupos diferentes (ou quatro), então a abordagem cis/trans é insuficiente para descrever os diferentes isômeros, uma vez que não sabemos quais dois dos três grupos estão sendo descritos. Por exemplo, se você tem uma ligação C=C , com um grupo metil e um bromo em um carbono, e um grupo etil no outro, não é trans nem cis, uma vez que não é claro se o grupo etil é trans para o bromo ou o metil. Esta questão é tratada com uma nomenclatura e/Z mais avançada discutida em outros lugares.o isomerismo cis-trans também ocorre em compostos cíclicos., Em estruturas de anel, grupos são incapazes de rodar sobre qualquer uma das ligações carbono–Carbono anel. Portanto, os grupos podem estar no mesmo lado do anel (cis) ou em lados opostos do anel (trans). Para nossos propósitos aqui, representamos todos os cicloalcanos como estruturas planares, e indicamos as posições dos grupos, acima ou abaixo do plano do anel.

      exemplo \(\PageIndex{1}\)

      Quais compostos podem existir como isómeros cis-trans (geométricos)? Desenha-os.,

      1. CHCl=CHBr
      2. CH2=CBrCH3
      3. (CH3)2C=CHCH2CH3
      4. CH3CH=CHCH2CH3

      Solução

      Todas as quatro estruturas têm uma ligação dupla e, assim, atender a regra 1 para o cis-trans isomerism.

      1. este composto Encontra a regra 2; tem dois grupos não-químicos em cada átomo de carbono (H E Cl em um e H e Br no outro). Ele existe como isômeros cis e trans:
    • este composto tem dois átomos de hidrogênio em um de seus átomos de carbono duplamente ligados; ele falha na regra 2 e não existe como isômeros cis e trans.,
    • este composto tem dois grupos metil (CH3) em um de seus átomos de carbono duplamente ligados. Falha na regra 2 e não existe como isômeros cis e trans.
    • Este composto atende a regra 2, que tem duas nonidentical grupos em cada átomo de carbono e existe como os isómeros cis e trans isômeros:

Revisão do Conceito Exercícios

  1. o Que são cis-trans (geométrico) isómeros? Que dois tipos de compostos podem apresentar isomerismo cis-trans?

  2. classificar cada composto como um isómero cis, um isómero trans ou nenhum dos dois.,

Respostas

  1. Cis-trans isômeros são compostos que possuem configurações diferentes (grupos permanentemente em lugares diferentes no espaço) por causa da presença de uma estrutura rígida em sua molécula. Alcenos e compostos cíclicos podem apresentar isomerismo cis-trans.,

    1. trans (dois átomos de hidrogênio estão em lados opostos)
    2. cis (os dois átomos de hidrogênio estão do mesmo lado, como são os dois grupos etil)
    3. cis (dois etílico grupos estão do mesmo lado)
    4. nenhum (fliping o vínculo não altera a molécula. Não há isómeros para esta molécula)

Chave

  • Cis-trans (geométrico) isomerism existe quando há restrito de rotação de uma molécula, e há dois nonidentical grupos em cada duplamente ligada átomo de carbono.,

resposta

  1. a: nenhuma. Existem dois isômeros geométricos distintos, mas como existem quatro grupos diferentes fora da dupla ligação, estes são ambos isômeros cis/trans (eles são tecnicamente isômeros E/Z discutidos em outros lugares).
    b:

    c:

    d:

    e: