Definição de isômeros geométricos (isômeros cis-trans)

Como funcionam os isômeros cis-trans

A rotação de átomos em torno de uma ligação produz isômeros geométricos cis e trans. Todd Helmenstine

Isômeros são espécies químicas que têm as mesmas fórmulas químicas, mas são diferentes umas das outras. Isômeros geométricos são espécies químicas com o mesmo tipo e quantidade de átomos como um ao outro, mas com estruturas geométricas diferentes. Em isômeros geométricos, átomos ou grupos exibem diferentes arranjos espaciais em ambos os lados de um ligação química ou estrutura em anel. O isomerismo geométrico também é chamado de isomeria configuracional ou isomeria cis-trans.

Isômeros Geométricos ou Cis-Trans

• Isomerismo geométrico ou cis-trans descreve o arranjo espacial de átomos dentro de moléculas que têm as mesmas fórmulas químicas.
• Isômeros geométricos são compostos que contêm ligações duplas ou estruturas em anel que impedem que grupos funcionais girem livremente em torno de uma ligação química.
• Em um isômero cis, os grupos funcionais estão do mesmo lado de uma ligação química.
• Em um isômero trans, os grupos funcionais estão em lados opostos ou transversais de uma ligação.

Isômeros Geométricos Cis e Trans

Os termos cis e trans são das palavras latinas cis , que significa 'deste lado' e trans , que significa 'do outro lado'. Quando os substituintes estão ambos orientados na mesma direção um do outro – do mesmo lado – o diastereômero é chamado de cis. Quando os substituintes estão em lados opostos, a orientação é trans. (Observe que o isomerismo cis-trans é uma descrição diferente da geometria do que o isomerismo E-Z.)

Geometria cis e trans isômeros exibem propriedades diferentes, incluindo pontos de ebulição, reatividades, Pontos de fusão , densidades e solubilidades . As tendências nessas diferenças são atribuídas ao efeito da momento dipolar . Os dipolos dos substituintes trans se cancelam, enquanto os dipolos dos substituintes cis são aditivos. Nos alcenos, os isômeros trans têm pontos de fusão mais altos, menor solubilidade e maior simetria do que os isômeros cis.

Identificando Isômeros Geométricos

Estruturas esqueléticas podem ser escritas com linhas cruzadas para títulos para indicar isômeros geométricos. A União Internacional de Química Pura e Aplicada ( IUPAC ) não recomenda mais a notação de linha cruzada, preferindo linhas onduladas conectar uma ligação dupla a um heteroátomo. Quando conhecida, a razão entre estruturas cis e trans deve ser indicada. Cis- e trans- são dados como prefixos para estruturas químicas.

Exemplos de isômeros geométricos

Existem dois isômeros geométricos para Pt(NH₃)_doisCl_dois, aquela em que as espécies estão dispostas em torno do Pt na ordem Cl, Cl, NH₃, NH₃, e outro em que as espécies são ordenadas NH₃, Cl, NH₃, Cl.

Em cis-1,2-dicloroeteno, os dois átomos de cloro são os grupos funcionais e ambos estão do mesmo lado da ligação dupla carbono-carbono. No trans-1,2-dicloroeteno, os átomos de cloro estão em lados opostos da ligação dupla. Neste exemplo, o isômero cis tem um ponto de ebulição de 60,3°C. O isômero trans tem um ponto de ebulição de 47,5°C.

Isomeria E-Z

A notação cis-trans tem certas limitações. Por exemplo, não funciona com alcenos quando há mais de dois substituintes. Nesses casos, a notação E-Z é preferível. A notação E-Z identifica a estrutura de um composto usando configuração absoluta com base nas regras de prioridade de Cahn-Ingold-Prelog.

Na notação E-Z, o E vem da palavra alemã oposto , que significa 'oposto', e Z vem da palavra alemã juntos , que significa 'juntos'. Na configuração E, os grupos de prioridade mais alta são trans entre si. Na configuração Z, os grupos de maior prioridade são cis entre si.

No entanto, os sistemas cis-trans e E-Z comparam grupos diferentes, de modo que Z nem sempre corresponde a cis e E nem sempre corresponde a trans. Por exemplo, trans-2-clorobut-2-eno tem os grupos C1 e C4 metil trans entre si, mas o composto é (Z)-2-clorobut-2-eno porque os grupos cloro e C4 estão juntos e os grupos C1 e C4 são opostos.

Fontes

• Bingham, Richard C. (1976). 'As consequências estereoquímicas da deslocalização de elétrons em sistemas π estendidos. Uma interpretação do efeito cis exibido por etilenos 1,2-dissubstituídos e fenômenos relacionados'. Geléia. Química Soc . 98 (2): 535-540. doi:10.1021/ja00418a036
• IUPAC (1997). 'Isomeria geométrica'. Compêndio de Terminologia Química (2ª ed.) (o 'Livro de Ouro'). Publicações Científicas Blackwell. doi:10.1351/goldbook.G02620
• Março, Jerry (1985). Química Orgânica Avançada, Reações, Mecanismos e Estrutura (3ª edição). ISBN 978-0-471-85472-2.
• Ouellette, Robert J.; Rawn, J. David (2015). 'Alcenos e Alcinos'. Princípios de Química Orgânica . doi:10.1016/B978-0-12-802444-7.00004-5. ISBN 978-0-12-802444-7.
• Williams, Dudley H.; Fleming, Ian (1989). 'Tabela 3.27'. Métodos Espectroscópicos em Química Orgânica (4ª rev. ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-707212-4.