顺反异构
顺反异构(英语:cis-trans isomerism)是存在于某些双键化合物或环状化合物中的一种立体异构现象。
顺反异构一般是由有机化合物结构中,如C=C双键、C≡C叁键、C=N双键、N=N双键或脂环等不能自由旋转的官能团所引起的。含有这种异构的有机化合物称为顺反异构体,它在物理、化学、生物性质上具有明显的区别,其命名法也分为顺反式异构命名法和ZE命名法两种。此外,配位化合物中的配离子亦有可能有但不仅限于顺-反式的几何异构。
基本信息
- 中文名
顺反异构
- 外文名
Cis-trans isomerism
- 定义
存在于某些双键化合物或环状化合物中的一种立体异构现象
- 所属学科
化学、生物
- 别名
几何异构
基础定义
概念辨析
同分异构是指分子式相同但结构式不同的异构现象,它包括构造异构和立体异构。立体异构指的是原子或原子团互相连接的次序相同,但在空间的排列方式不同的异构现象。而顺反异构是指空间构象不同,顺反异构属于立体异构,故也属于同分异构。
产生条件
1.分子中至少有一个键不能自由旋转(否则将变成另外一种分子);
2.每个不能自由旋转的同一碳原子上不能有相同的基团,必须连有两个不同原子或原子团。
而下图,这两个模型都是不存在顺反异构现象的一般构型,这是因为左侧存在相同的原子或原子团,旋转之后还是同一个构型:
示例: 下图中,除中间的双键存在顺反异构外,其余两侧的碳原子没有顺反异构,这是因为旁边连接有两个相同的氢原子基团。
发现历史
贝采里乌斯建议把相同组成而不同性质的物质称为“同分异构(isomerism)‘’的物质。同分异构现象的发现以及从理论上的阐明,是在物质组成和绪构理论发展中迈出的重要一步,它开始了分子结构问题的研究,促进了有机化学的发展。
在发现了酒石酸的旋光异构之后,1874年9月荷兰物理化学家范特霍夫(Jacobus Hendricus Van't Hoff.1852-1911)论帕斯特成果的小册子《化学的结构式......空间分布论》(Voorstel tot Uibreiding der...Structuur Formules in de Ruimte)在乌特勒支出版;1874年11月法国化学家勒·贝尔(Joseph Achille Lebel.1847-1930)的论文发表在巴黎的《化学会会刊》(Bulletin de La Societe Chimique)上,两人分别独立能用几何异构来解释延胡索酸Fumaric acid(反-丁烯二酸)和马来酸Maleic acid(顺-丁烯二酸)的异构现象。假定,围绕分子中两个碳原子的两个四面体,沿着四面体的一边联合在一起,表示不能转动的双键,然后,把氢基和羧基安置到两个模型中区,使他们不能重合。它们并不是旋光异构体,它们的物理性质有所差别,由此发现了顺反异构。
1964年,德国化学家肖莱马通过对脂肪烃的研究,认真考察了有机结构与性质的关系,证实了碳原子4个化学价的统一性,对同分异构现象作出合理的解释,使有机结构理论定型化。
命名方法
顺反异构命名法
两个相同原子或基团在双键或脂环的同侧的为顺式异构体,也用 cis- 来表示。