Самостійна робота (2 години) Зміст

Тема 10. Геометрична ізомерія.

План:

1. Характеристика геометричної ізомерії.

2. Геометрична ізомерія циклічних сполук.

Студент повинен знати: суть явища геометричної ізомерії, різницю між цис – і транс – ізомерами, особливості геометричної ізомерії циклічних сполук.

Студент повинен уміти: розрізняти цис – і транс – ізомери.

Рекомендована література:

1. Ластухін Ю.О., Воронов С.А. Органічна хімія. Підручник для вищих навчальних закладів. – Львів: Центр Європи, 2000. – с.120

Геометрична ізомерія, чи цис-, транс-ізомерія (π – діастереоізомерія), характерна для сполук з ізольованими подвійними зв’язками і виникає внаслідок неможливості вільного обертання замісників довкола С=С – зв’язку. Так, малеїнова і фумарола кислоти відрізняються розташуванням карбоксильних груп відносно площини, яка проходить через середину π – зв’язку.

цис – Конфігурація відповідає розташуванню двох однакових замісників з одного боку π – електронної площини, а транс – конфігурація – протилежному випадку.

Оскільки обертання замісників довкола подвійного зв’язку неможливе, перетворення цис – ізомеру в транс – ізомер потребує відповідної енергії (нагрівання або опромінення) для розщеплення старого π – зв’язку й утворення нового.

При нагріванні, як правило, менш стійкий цис – ізомер перетворюється в стійкіший транс – ізомер внаслідок вільного обертання однієї групи довкола осі С – С – зв’язку. Більша стабільність транс – конфігурації порівняно з цис – зумовлена в першу чергу об’ємом замісників та їхнім електростатичним відштовхуванням один від одного. При близькому розташуванні об’ємних замісників починається взаємодія їх зовнішніх електронних оболонок. Це приводить до їх відштовхування, викривлення валентних кутів, зменшує стабільність цис – ізомеру.

Геометрична ізомерія відноситься до загальної π – діастереоізомерії. Так, малеїнова кислота і фумарола кислоти – π – діастереоізомери, вони не суміщаються між собою і не проявляють оптичної активності, тобто ахіральні.

цис - , транс – Ізомерія властива також циклічним сполукам, незважаючи на те, що вони відносяться до σ – діастереоізомерів. Але неможливість вільного обертання замісників за σ – зв’язками внаслідок їх жорсткого розташування відносно площини циклу веде до появи геометричної стереоізомерії, подібної до цис - , транс – ізомерії циклічних сполук можлива наявність одночасно оптичної ізомерії завдяки існуванню хіральних атомів вуглецю. Розглянемо це на прикладі циклічної сполуки, для якої два однакових замісники розташовані біля різних вуглецевих атомів кільця. Так, транс – ізомер 1,2 – диметилциклопропану існує у вигляді двох енантіомерів ,які не суміщаються між собою. цис – Ізомер має площину симетрії, що розділяє його на дві рівні половини, суміщається зі своїм дзеркальним відображенням і тому є діастереозіомером по відношенню до обох енантіомерів транс – ізомеру або навпаки. Тому цис – ізомер є ахіральних ,існує у вигляді оптично неактивної мезо – форми аналогічно винній кислоті, а загальна кількість ізомерів менша за очікувану і дорівнює трьом.

Для двозаміщеного циклопропану з різними замісниками кількість стереоізомерів дорівнює чотирьом.

Кожний транс – ізомер є діастореоізомером до обох цис – ізомерів і навпаки.

Аналогічно можна розглядати чотири -, пятичленні тощо цикли з двома замісниками ,застосовуючи позначення цис- або транс -. При трьох і більше замісниках в одній сполуці відносити ізомери до цис – або транс – конфігурації за певними правилами складніше.