Часть II
   На главную I. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть II. УГЛЕВОДОРОДЫ

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