Cis-trans-isomeeria: erinevus redaktsioonide vahel

Sirvi ajalugu interaktiivselt

← Vanem muudatus Uuem muudatus →

Eemaldatud sisu Lisatud sisu

VisuaalneVikitekst

Reasisene

Redaktsioon: 1. aprill 2013, kell 22:10

Fail:Cis-2-butene.PNG

cis-2-buteen ehk Z-buteen

Fail:Trans-2-butene.PNG

trans-2-buteen ehk E-buteen

Cis-trans-isomeeria ehk tsiss-trans-isomeeria ehk vananenud väljendiga geomeetriline isomeeria^[1]) on orgaanilises keemias stereoisomeeria vorm, mis johtub aatomite või aatomirühmade asetusest molekulis sisalduva kaksiksideme või tsüklitasandi suhtes.

Seega on tegu kaksiksideme või tsükli süsinikuaatomitega seotud asendusrühmade ehk substituentide ruumilise paiknemise erinevustega üksteise suhtes^[2]. Cis tähendab, et asendusrühmad on kaksiksideme või alitsüklilise ringi „samal poolel”, ja trans tähendab „vastaspooltel”^[2]. Ka anorgaanilistes kompleksühendites esineb cis-trans-isomeeria.

Kuigi enamikus ühendites langeb cis-isomeeria kokku Z-isomeeriaga ja trans-isomeeria E-isomeeriaga, ei tohi neid kasutada sünonüümidena, kuna esineb ühendeid, kus need isomeerid on erineva ehitusega. Cis- ja trans-deskriptorite kasutamine on ülevaatlik ja selge lihtsamate (kahe asendusrühmaga) ühendite korral. Kui kaksiksideme või tsükliga on seotud mitu asendusrühma, siis nende täpsemaks määratlemiseks kasutatakse deskriptoreid E (saksa keeles entgegen) ja Z (zusammen). Seejuures võrreldakse asendusrühmade vanemust: kui kaks kõige vanemat rühma on samal pool võrdlustasandit, siis on tegemist Z-isomeeriga, kui eri pooltel, siis E-isomeeriga.

Cis-trans-isomeeria võib esineda ka alitsüklilistes ühendites. Need on alifaatsed tsüklilised ühendid. Näiteks võib tuua 1,2-diklorotsükloheksaani. Sellel on kaks kõrvutist süsiniku aatomit seotud kumbki ühe vesiniku ja ühe kloori aatomiga. Kui kloori aatomid on piltlikult öeldes suunatud teineteisest eemale, siis on tegu trans-isomeeriga, aga kui teineteise suunas, siis cis-isomeeriga (vt juuresolevaid jooniseid).

Skelettvalemitega saab kujutada alkeenide ja tsükliliste ühendite cis- ja trans-isomeere. Lainelise joonega kujutatakse keemilist sidet siis, kui stereoisomeer ei ole teada või kui tegemist on isomeeride seguga (vt juuresolevaid jooniseid).


cis-1,2-diklorotsükloheksaan	trans-1,2-diklorotsükloheksaan

Cis-trans-isomeeria tuleneb asjaolust, et molekulis esineb nii kaksiksideme kui tsükli korral nendega seotud asendusrühmade ruumis vaba pöörlemise takistus, mis hoiab need rühmad üksteise suhtes fikseerituna.

Füüsikaliste omaduste erinevus

Cis- ja trans-isomeerid enamasti erinevad füüsikalistelt ja keemilistelt omadustelt. Need erinevused tekivad üldiselt molekulide erinevast kujust või erinevast üldisest dipoolmomendist.

Need erinevused võivad olla vaevumärgatavad, näiteks sirge süsinikuahelaga alkeenidel. 2-penteeni cis-isomeeri keemistemperatuur on +37 °C, trans-isomeeril +36 °C. Erinevused on suuremad siis, kui mängu tulevad polaarsed sidemed. Näiteks 1,2-dikloroeteeni keemistemperatuur on +60,3 °C cis-isomeeril ja +47,5 °C trans-isomeeril. Selles aines ühinevad kahe polaarse süsiniku ja kloori aatomi vahelise sideme dipoolmomendid ja annavad kogu molekulile dipoolmomendi. Seetõttu tekivad sama aine molekulide vahele dipooljõud]], mille lagundamiseks kulub täiendavalt energiat ehk teisisõnu keemistemperatuur muutub kõrgemaks. Trans-isomeeril seda ei juhtu, sest kaks kloori sideme dipoolmomenti tühistavad teineteist vastastikku ja molekuli dipoolmoment tervikuna on null (siiski on molekulil olemas nullist erinev kvadrupoolmoment).

Buteendihappe kahe isomeeri omadused on sedavõrd erinevad, et neile on antud täielikult erinevad nimed: cis-isomeeri nimetatakse maleiinhappeks ja trans-isomeeri fumaarhappeks^[2]. Nende sulamistemperatuur on vastavalt +135 °C ja +287 °C, aga näiteks lahustuvus vees vastavalt 788 g/l ja 6,3 g/l. Needki erinevused põhjustab fumaarhappe polaarsus, mis tekitab molekulidevahelisi jõude ja tõstab niimoodi sulamistemperatuuri.

Sümmeetria on ka peamine põhjus, millega seletada oleiinhappe ja elaiinhappe omaduste erinevust. Cis-isomeeri oleiinhappe sulamistemperatuur on +13,4 °C, mistõttu see aine on toatemperatuuril vedelik, aga trans-isomeeri elaiinhappe sulamistemperatuur on +43 °C, mistõttu see on toatemperatuuril tahkis. Elaiinhappe molekul on suhteliselt sirge, aga oleiinhappe molekul kõver. Sellepärast saab elaiinhappe molekule nii-öelda tihedamalt kokku pakkida, mis tõstab sulamistemperatuuri.

Reeglina on trans-isomeerid vähem polaarsed ja rohkem sümmeetrilised ning kõrgema sulamistemperatuuriga kui cis-isomeerid. Inertsetes lahustites lahustuvad trans-isomeerid üldiselt vähem.

Paljudel juhtudel on trans-isomeer stabiilsem kui cis. Trans-isomeeri põlemisel eraldub vähem soojust, mistõttu nad on termokeemiliselt stabiilsemad. Eksisteerib siiski erandeid, näiteks 1,2-difluoroetüleen, 1,2-difluoroaseen FN=NF ning veel mitmed halogeene ja hapnikku sisaldavad etüleenid: nendel on cis-isomeer stabiilsem.

Looduslikele molekulidele on iseloomulik cis-konfiguratsioon, sünteetilistele molekulidele, vastupidi, trans-vorm. Organismid reeglina ei suuda hästi lõhustada trans-vorme. Seetõttu peetakse trans-rasvasid ebatervislikeks.

α-linoleenhape: cis, cis, cis-Δ⁹, Δ¹², Δ¹⁵

E- ja Z-deskriptorid

E- ja Z-deskriptorid tuletatakse kindlate reeglite (Cahni-Ingoldi-Prelogi reeglid) alusel, kusjuures iga kaksiksidemega seotud asendusrühma korral arvestatakse tema vanemust. Kui kaks kõige vanemat rühma on samal pool kaksiksidet, siis on tegemist Z-isomeeriga, kui eri pooltel, siis E-isomeeriga.

Viited

↑ "IUPAC Gold Book - geometric isomerism". Goldbook.iupac.org. 7. september 2009. Vaadatud 22. juunil 2010.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 Tehnikaleksikon, lk. 163

[1] "IUPAC Gold Book - geometric isomerism". Goldbook.iupac.org. 7. september 2009. Vaadatud 22. juunil 2010.

[Tehnikaleksikon-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 Tehnikaleksikon, lk. 163

[1]

[2]

@@ 1. rida: / 1. rida: @@
+[[Pilt:Cis-2-butene.PNG|pisi|''cis''-2-buteen ehk Z-buteen]]
-[[Pilt:Cis-2-butene.PNG|right|frame|''cis''-2-buteen ehk ''Z''-buteen.]] [[Pilt:Trans-2-butene.PNG|right|frame|''trans''-2-buteen ehk ''E''-buteen.]] [[File:Linolenic acid shorthand formula.PNG|thumb|200px|α-[[Linoleenhape]]:  ''cis,cis,cis''-Δ<sup>9</sup>,Δ<sup>12</sup>,Δ<sup>15</sup>.]]
+[[Pilt:Trans-2-butene.PNG|pisi|''trans''-2-buteen ehk E-buteen]]
+'''''Cis-trans''-isomeeria''' ehk '''tsiss-trans-isomeeria''' ehk vananenud väljendiga '''geomeetriline isomeeria'''<ref>{{cite web|url=http://goldbook.iupac.org/G02620.html |title=IUPAC Gold Book - geometric isomerism |publisher=Goldbook.iupac.org |date=2009-09-07 |accessdate=2010-06-22}}</ref>) on [[orgaaniline keemia|orgaanilises keemias]] [[stereoisomeer]]ia vorm, mis johtub [[aatom]]ite või aatomirühmade asetusest [[molekul]]is sisalduva [[kaksikside]]me või tsüklitasandi suhtes.
-[[orgaaniline keemia|Orgaanilises keemias]] on '''''cis''-''trans''-isomeeria''' (ehk '''tsiss-trans-isomeeria''' ehk vananenud väljendiga '''geomeetriline isomeeria'''<ref>{{cite web|url=http://goldbook.iupac.org/G02620.html |title=IUPAC Gold Book - geometric isomerism |publisher=Goldbook.iupac.org |date=2009-09-07 |accessdate=2010-06-22}}</ref>) [[stereoisomeeria]] vorm, mis johtub [[aatom]]ite või aatomirühmade asetusest [[molekul]]is sisalduva [[kaksikside]]me või tsüklitasandi suhtes. Seega on tegu kaksiksideme või tsükli [[süsinik]]uaatomitega seotud [[asendusrühm]]ade üksteise suhtes ruumilise paiknemise erinevustega '''''cis'''''- ja '''''trans''-isomeeri''' korral. Seejuures ''cis'' tähendab, et asendusrühmad on kaksiksideme või [[alitsüklilised ühendid|alitsüklilise ringi]] „samal pool” ja ''trans'' tähendab „vastaspooltel”. Ka anorgaaniliste [[kompleksühend]]ite korral esineb ''cis-trans''-isomeeria.
+Seega on tegu kaksiksideme või tsükli [[süsinik]]uaatomitega seotud [[asendusrühm]]ade ehk substituentide ruumilise paiknemise erinevustega üksteise suhtes<ref name=Tehnikaleksikon>[[Tehnikaleksikon]], lk. 163</ref>. ''Cis'' tähendab, et asendusrühmad on kaksiksideme või [[alitsüklilised ühendid|alitsüklilise ringi]] „samal poolel”, ja ''trans'' tähendab „vastaspooltel”<ref name=Tehnikaleksikon/>. Ka anorgaanilistes [[kompleksühend]]ites esineb ''cis-trans''-isomeeria.
-Kuigi enamike ühendite puhul langeb <i>cis</i>-isomeeria kokku [[E-Z-isomeeria|<i>Z</i>-isomeeriaga]] ning <i>trans</i>-isomeeria [[E-Z-isomeeria|<i>E</i>-isomeeriaga]], ei tohi neid kasutada sünonüümidena, kuna esineb ühendeid, kus need isomeerid on erineva ehitusega. ''Cis''- ja ''trans''-deskriptorite kasutamine on ülevaatlik ja selge lihtsamate (kahe asendusrühmaga) ühendite korral. Kui kaksiksideme või tsükliga on seotud mitu erinevat asendusrühma, siis nende täpsemaks määratlemiseks kasutatakse deskriptoreid ''E'' (saksa ''entgegen'') ja ''Z'' (saksa ''zusammen''). Seejuures võrreldakse asendusrühmade vanemust: kui kaks kõige vanemat rühma on samal pool võrdlustasandit, siis on tegemist ''Z''-isomeeriga, kui eri pooltel, siis ''E''-isomeeriga.
+Kuigi enamikus ühendites langeb ''cis''-isomeeria kokku Z-isomeeriaga ja ''trans''-isomeeria E-isomeeriaga, ei tohi neid kasutada sünonüümidena, kuna esineb ühendeid, kus need isomeerid on erineva ehitusega. ''Cis''- ja ''trans''-deskriptorite kasutamine on ülevaatlik ja selge lihtsamate (kahe asendusrühmaga) ühendite korral. Kui kaksiksideme või tsükliga on seotud mitu asendusrühma, siis nende täpsemaks määratlemiseks kasutatakse deskriptoreid E ([[saksa keel]]es ''entgegen'') ja Z (''zusammen''). Seejuures võrreldakse asendusrühmade vanemust: kui kaks kõige vanemat rühma on samal pool võrdlustasandit, siis on tegemist Z-isomeeriga, kui eri pooltel, siis E-isomeeriga.
+''Cis-trans''-isomeeria võib esineda ka alitsüklilistes ühendites. Need on [[alifaatsed ühendid|alifaatsed]] [[tsüklilised ühendid]]. Näiteks võib tuua 1,2-dikloro[[tsükloheksaan]]i. Sellel on kaks kõrvutist süsiniku aatomit seotud kumbki ühe [[vesinik]]u ja ühe [[kloor]]i aatomiga. Kui kloori aatomid on piltlikult öeldes suunatud teineteisest eemale, siis on tegu ''trans''-isomeeriga, aga kui teineteise suunas, siis ''cis''-isomeeriga (vt juuresolevaid jooniseid).
-[[Skelettvalem]]itega saab kujutada  [[alkeenid]]e ja [[tsüklilised ühendid|tsükliliste ühendite]] [[cis-trans-isomeeria|''cis''- ja ''trans''-isomeere]]. Lainelise joonega kujutatakse keemilist sidet kui [[stereoisomeer]] ei ole teada või kui tegemist on [[isomeerid]]e seguga (vaata allolevad joonised).
+[[Skelettvalem]]itega saab kujutada [[alkeenid]]e ja tsükliliste ühendite ''cis''- ja ''trans''-isomeere. Lainelise joonega kujutatakse keemilist sidet siis, kui stereoisomeer ei ole teada või kui tegemist on [[isomeer]]ide seguga (vt juuresolevaid jooniseid).
-[[File:Skeletal-formulae-alkene-stereochemistry.png|400px|Alkeenide stereokeemia]]
+[[Pilt:Skeletal-formulae-alkene-stereochemistry.png|400px|pisi|Alkeenide stereokeemia]]
-{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
+{| class=wikitable
 |[[Pilt:Cis-1,2-dichlorocyclohexane-2D-skeletal.png|100px]] [[Pilt:Cis-1,2-dichlorocyclohexane-3D-balls.png|150px]]||
 [[Pilt:Trans-1,2-dichlorocyclohexane-2D-skeletal.png|100px]] [[Pilt:Trans-1,2-dichlorocyclohexane-3D-balls.png|150px]]
-|- align="center"
+|- align=center
-| ''cis''-1,2-dikloroheksaan || ''trans''-1,2-dikloroheksaan
+| ''cis''-1,2-diklorotsükloheksaan || ''trans''-1,2-diklorotsükloheksaan
 |}
-''cis-trans''-isomeeria tuleneb asjaolust, et molekulis nii kaksiksideme kui ka tsükliga kaasneb nendega seotud asendusrühmade ruumis vaba pöörlemise takistus, mis hoiab need rühmad üksteise suhtes fikseerituna.
+''Cis-trans''-isomeeria tuleneb asjaolust, et molekulis esineb nii kaksiksideme kui tsükli korral nendega seotud asendusrühmade ruumis vaba pöörlemise takistus, mis hoiab need rühmad üksteise suhtes fikseerituna.
+== Füüsikaliste omaduste erinevus ==
-''cis''- ja ''trans''-isomeerid enamasti mingil määral erinevad oma füüsikalistelt ja keemilistelt omadustelt. Paljudel juhtudel on ''trans''-isomeer stabiilsem kui ''cis''. Looduslikele molekulidele on tavaliselt iseloomulik ''cis''-konfiguratsioon, kuid sünteetilistele molekulidele, vastupidi, ''trans''-vorm. Organismid reeglina ei suuda hästi lõhustada ''trans''-vorme. Seetõttu peetakse ''trans''-rasvasid mittetervislikeks.
+''Cis''- ja ''trans''-isomeerid enamasti erinevad füüsikalistelt ja keemilistelt omadustelt. Need erinevused tekivad üldiselt molekulide erinevast kujust või erinevast üldisest [[dipoolmoment|dipoolmomendist]].
-==''E'' ja ''Z'' deskriptorid==
-''E'' ja ''Z'' deskriptorid tuletatakse kindlate reeglite ([[Cahni-Ingoldi-Prelogi reeglid]]) alusel, kusjuures iga kaksiksidemega seotud asendusrühma korral arvestatakse tema vanemust. Kui kaks kõige vanemat rühma on samal pool kaksiksidet, siis on tegemist ''Z''-isomeeriga, kui eri pooltel, siis ''E''-isomeeriga.
+Need erinevused võivad olla vaevumärgatavad, näiteks sirge süsinikuahelaga alkeenidel. 2-[[penteen]]i ''cis''-isomeeri [[keemistemperatuur]] on +37 °C, ''trans''-isomeeril +36 °C. Erinevused on suuremad siis, kui mängu tulevad [[polaarne side|polaarsed sidemed]]. Näiteks 1,2-[[dikloroeteen]]i keemistemperatuur on +60,3 °C ''cis''-isomeeril ja +47,5 °C ''trans''-isomeeril. Selles aines ühinevad kahe polaarse süsiniku ja kloori aatomi vahelise sideme dipoolmomendid ja annavad kogu molekulile dipoolmomendi. Seetõttu tekivad sama aine molekulide vahele dipooljõud]], mille lagundamiseks kulub täiendavalt energiat ehk teisisõnu keemistemperatuur muutub kõrgemaks. ''Trans''-isomeeril seda ei juhtu, sest kaks kloori sideme dipoolmomenti tühistavad teineteist vastastikku ja molekuli dipoolmoment tervikuna on null (siiski on molekulil olemas nullist erinev kvadrupoolmoment).
-==Viited==
-{{reflist}}
+[[Buteendihape|Buteendihappe]] kahe isomeeri omadused on sedavõrd erinevad, et neile on antud täielikult erinevad nimed: ''cis''-isomeeri nimetatakse [[maleiinhape|maleiinhappeks]] ja ''trans''-isomeeri [[fumaarhape|fumaarhappeks]]<ref name=Tehnikaleksikon/>. Nende [[sulamistemperatuur]] on vastavalt +135 °C ja +287 °C, aga näiteks lahustuvus vees vastavalt 788 g/l ja 6,3 g/l. Needki erinevused põhjustab fumaarhappe polaarsus, mis tekitab molekulidevahelisi jõude ja tõstab niimoodi sulamistemperatuuri.
-==Vaata ka==
-*[[Stereoisomeeria]]
-*[[Alkeenid]]
-*[[Alitsüklilised ühendid]]
+Sümmeetria on ka peamine põhjus, millega seletada [[oleiinhape|oleiinhappe]] ja [[elaiinhape|elaiinhappe]] omaduste erinevust. ''Cis''-isomeeri oleiinhappe sulamistemperatuur on +13,4 °C, mistõttu see aine on [[toatemperatuur]]il [[vedelik]], aga ''trans''-isomeeri elaiinhappe sulamistemperatuur on +43 °C, mistõttu see on toatemperatuuril [[tahkis]]. Elaiinhappe molekul on suhteliselt sirge, aga oleiinhappe molekul kõver. Sellepärast saab elaiinhappe molekule nii-öelda tihedamalt kokku pakkida, mis tõstab sulamistemperatuuri.
+Reeglina on ''trans''-isomeerid vähem polaarsed ja rohkem [[sümmeetria|sümmeetrilised]] ning kõrgema sulamistemperatuuriga kui ''cis''-isomeerid. Inertsetes [[lahusti]]tes lahustuvad ''trans''-isomeerid üldiselt vähem.
+Paljudel juhtudel on ''trans''-isomeer stabiilsem kui ''cis''. ''Trans''-isomeeri [[põlemine|põlemisel]] eraldub vähem [[soojus]]t, mistõttu nad on termokeemiliselt stabiilsemad. Eksisteerib siiski erandeid, näiteks 1,2-[[difluoroetüleen]], 1,2-[[difluoroaseen]] FN=NF ning veel mitmed [[halogeen]]e ja [[hapnik]]ku sisaldavad [[etüleen]]id: nendel on ''cis''-isomeer stabiilsem.
+Looduslikele molekulidele on iseloomulik ''cis''-konfiguratsioon, sünteetilistele molekulidele, vastupidi, ''trans''-vorm. Organismid reeglina ei suuda hästi lõhustada ''trans''-vorme. Seetõttu peetakse [[transrasv|''trans''-rasvasid]] ebatervislikeks.
+[[Pilt:Linolenic acid shorthand formula.PNG|pisi|α-[[linoleenhape]]: ''cis, cis, cis''-Δ<sup>9</sup>, Δ<sup>12</sup>, Δ<sup>15</sup>]]
+== E- ja Z-deskriptorid ==
+E- ja Z-deskriptorid tuletatakse kindlate reeglite ([[Cahni-Ingoldi-Prelogi reeglid]]) alusel, kusjuures iga kaksiksidemega seotud asendusrühma korral arvestatakse tema vanemust. Kui kaks kõige vanemat rühma on samal pool kaksiksidet, siis on tegemist Z-isomeeriga, kui eri pooltel, siis E-isomeeriga.
+==Viited==
+{{reflist}}
 [[Kategooria:Orgaaniline keemia]]