Часть II
   На главную I. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть II. УГЛЕВОДОРОДЫ
 Оглавление (Часть II)
Пространственная изомерия алкенов
Во-первых, в ряду алкенов проявляются те же разновидности стереоизомерии, что и в предельных углеводородах:
  • оптическая изомерия алкенов, молекулы которых содержат sp3-атом углерода, связанный с четырьмя различными атомами или атомными группами, например,

  • См. "Оптическая изомерия алканов"
  • поворотная (конформационная) изомерия алкенов, обусловленная внутримолекулярным вращением по σ-связям Сsp3–Сsp3 и Сsp2–Сsp3 (см. "Поворотная изомерия алканов").
    Например, при вращении по σ-связи Сsp2–Сsp3 молекула пропилена CH2=CH–CH3 может принимать различные пространственные формы, из которых наиболее устойчивой является заслонённая конформация:
  • Заслонённая конформация стабилизирована взаимодействием
    (перекрывниемсхема

    π,σ-перекрывание
    ) π-МО связи C=C и σ-МО связи C–Н в СН3-группе.
Во-вторых, в отличие от алканов, для алкенов характерна стереоизомерия, обусловленная особенностями строения двойной связи С=С.
Вращение атомов вокруг двойной (σ+π) связи невозможно без разрыва π-связи. Это объясняется её строением: π-электронное облакоlarge сосредоточено над и под плоскостью молекулы, оно несимметрично относительно оси, соединяющей ядра связываемых атомов, то есть у π-связи нет осевой симметрии. Поэтому поворотная изомерия относительно двойной связи не проявляется. Однако, в зависимости от положения заместителей относительно двойной связи, становится возможной цис-транс-изомерия.

Иногда цис-транс-изомерию не совсем точно называют геометрической изомерией. Неточность состоит в том, что все пространственные изомеры различаются своей геометрией, а не только цис- и транс-формы. В химической литературе этот вид стереоизомерии называют π-диастереомерией.

Алкены, имеющие у каждого из двух атомов углерода при двойной связи различные заместители, могут существовать в виде двух пространственно несовместимых цис- и транс-изомеров, отличающихся расположением заместителей относительно плоскости π-связи.
Например, в молекуле бутена-2 СН3–СН=СН–СН3 группы СН3 могут находиться либо по одну сторону от двойной связи в цис-изомере, либо по разные стороны в транс-изомере (3D анимацияанимация).


Строение цис-транс-изомеров алкенов отражают проекционные формулы, в которых показан вид сверху на плоскость молекулы.

Построение проекционных формул цис-транс-изомеров

VRML-модель

цис-транс-Изомерия не проявляется, если хотя бы один из атомов связи С=С имеет одинаковые заместители.
Анимация
Например, бутен-1 СН2=СН–СН2–СН3 не имеет цис- и транс-изомеров, так как 1-й атом С связан с двумя равноценными атомами Н.

Изомеры цис и транс отличаются физическими и некоторыми химическими свойствами (особенно для функциональных производных алкенов), поскольку сближение или удаление частей молекулы друг от друга в пространстве способствует или препятствует химическому заимодействию.

Физические свойства стереоизомеров
НазваниеФормулаТплавления, °CТкипения, °C
цис-Бутен-2   −138,93,7
транс-Бутен-2 −105,50,9