ایزومرهای هندسی: سیس در مقابل سیکلوآلکان های ترانس

در پست آخر اشاره کردیم که یکی از پیامدهای این واقعیت که کربن می تواند حلقه تشکیل دهد این است که حلقه های کوچک (کمتر از 8 کربن) به قدری سفت هستند که نمی توان آنها را به داخل چرخاند. یکی از پیامدهای مهم این امر، همانطور که امروز خواهیم دید، این است که منجر به تشکیل انواع جدیدی از ایزومرهایی می شود که قبلاً ندیده ایم: ایزومرهای هندسی (موسوم به سیس- و ترانس– ایزومرها).

فهرست مطالب

1. سیکلوآلکان ها و ایزومرهای اساسی
2. جانشین‌های حلقه‌های کوچک در جای خود قفل شده‌اند و باعث ایجاد «ایزومرهای هندسی» (ایزومرهای استریوئی) می‌شوند.
3. کنوانسیون Wedge-Dash برای نشان دادن استریوشیمی در مولکول های تخت
4. مولکول ها با هر جسم سه بعدی دیگری که در زندگی روزمره با آن مواجه می شوید تفاوتی ندارند.
5. را سیس– و ترانس– کنوانسیون نامگذاری
6. نمونه های بیشتر از سیس– و ترانس- ایزومرها در سیکلوآلکان ها
7. یادداشت

---

1. سیکلوآلکان ها و ایزومرهای اساسی

ایزومرها را به خاطر دارید؟ [See post: Types of Isomers] اگر چند فصل اول مربوط به آلکان ها را مرور کرده اید، بدون شک این کار را کرده اید. آشناترین نوع ایزومر در حال حاضر برای ما هستند ایزومرهای اساسی. اینها مولکول هایی هستند که فرمول مولکولی یکسانی دارند، اما فرمول ساختاری متفاوتی دارند. به عبارت دیگر، اتصالات متفاوت. یک مثال ساده برای C است₄اچ₁₀، که در آن n-بوتان (یک زنجیره مستقیم از 4 کربن) و 2- متیل پروپان (با طولانی ترین زنجیره 3 کربن و یک گروه متیل متصل به کربن میانی) داریم.

البته یک راه آسان برای به خاطر سپردن ایزومرهای اساسی، بستن آنها به گربه است.

خوب، بیایید به موضوع مورد نظر برگردیم. ما تاکنون در مورد ایزومرهای اساسی و مولکول های حلقوی چه می دانیم؟
بیایید مثال “دی متیل سیکلوپروپان” را در نظر بگیریم. این یک سیکلوپروپان با دو گروه متیل (CH₃) پیوست شده است. آیا می توانید دو ایزومر اساسی برای دی متیل سیکلوپروپان ترسیم کنید؟ شما باید: اینجا هستند

در اینجا، هر دو مولکول فرمول مولکولی یکسانی دارند اما اتصالات متفاوتی دارند. به همین دلیل است که مشخص کردن “1،1” یا “1،2” مهم است – از آن اجتناب می شود گنگ.

یک نام بدون ابهام برای یک مولکول برای ترسیم ساختار کاملاً از نام ضروری است – درست مانند یک آدرس بدون ابهام برای خانه شما ضروری است تا به سرویس پست اجازه دهد نامه ای را به درب منزل شما تحویل دهد. هر چیزی کمتر باشد و «بازگشت به فرستنده» دریافت کنید.

2. سیکلوآلکان ها می توانند ایزومرهای هندسی (ایزومرهای استریوئی) داشته باشند.

چیز خنده دار در مورد آن. اگر سعی کنید مدلی از 1،2-دی متیل سیکلوپروپان بسازید، ممکن است متوجه چیزی شوید. در واقع دو تا از آنها وجود دارد! در یک نسخه، دو گروه متیل بر روی همان چهره از حلقه سه نفره در دیگری، آنها در چهره مقابل. از آنجایی که حلقه سه نفره است سفت و سخت، ما نمی توانیم این دو را بدون ایجاد حلقه سه عضوی به یکدیگر تبدیل کنیم.

این مولکول ها نمی توانند بدون شکستن حلقه به یکدیگر تبدیل شوند. حلقه خیلی سفت است.
[Just like you can’t touch your left elbow with your left hand without breaking your forearm : – {   ]

به این معنی که جهت گیری گروه ها روی C-1 و C-2 هستند در جای خود قفل شده است بنابراین آنها هستند دو مولکول مختلف.
به عبارت دیگر هستند ایزومرها! یعنی فرمول مولکولی یکسانی دارند (C₅اچ₁₀) اما فرمول های ساختاری متفاوت است. (این برای هر دو جایگزین غیر H در C-1 و C-2 – نه فقط متیل).

خواهند داشت خواص فیزیکی مختلف (مثلا نقطه جوش و ذوب):

آنها دقیقا چه نوع ایزومرهایی هستند؟ آنها نمی توانند ایزومرهای اساسی باشند، زیرا آنها این را دارند یکسان اتصال ما به یک نام دیگر نیاز خواهیم داشت. از آنجایی که این دو ایزومر 1،2-دی متیل سیکلوپروپان فقط در جهت گیری آنها در فضا متفاوت هستند، ما آنها را می نامیم. استریوایزومرها برای مواردی مانند این که گروه‌ها در جای خود قفل شده‌اند، می‌توانیم از عبارت «ایزومرهای هندسی» نیز استفاده کنیم که با عبارت «سیس” و ”ترانس” (بیشتر در زیر)

3. کنوانسیون Wedge-Dash به ما نشان می‌دهد که کدام گروه‌ها به خارج از صفحه و کدام نقطه به صفحه اشاره می‌کنند.

بیایید این مفهوم استریو ایزومرها را با یک مثال گربه برجسته کنیم: – ). در هر مورد به پاهای سفید نگاه کنید. اتصال یکسان، اما آرایش متفاوت در فضا.

اکنون: در واقع روش بسیار راحت تری برای ترسیم استریو ایزومرها نسبت به استفاده از این نقشه های پرسپکتیو سه بعدی وجود دارد. مگر در موارد خاص (بیشتر حلقه‌های پل شده – این کمی بعد در فصل است) در شیمی آلی معمولا کشیدن آن برای ما بسیار راحت تر است تخت نسخه های مولکول ها

این یک مشکل کوچک ایجاد می کند. چگونه توهم نشان دادن سه بعدی را در یک صفحه دو بعدی ایجاد کنیم؟

قرار است دو کار انجام دهیم. اول از همه، ما قصد داریم این مولکول ها را از منظر نگاه ترسیم کنیم مستقیم روی در آنها، به جای از کنار. به عبارت دیگر طوری به آنها نگاه کنید که صفحه حلقه در صفحه صفحه باشد.

برخی از گروه ها به سمت ما اشاره خواهند کرد، در حالی که برخی دیگر به سمت ما اشاره خواهند کرد.

بنابراین ما از زندگی روزمره الهام می گیریم تا جلوه فاصله را نشان دهیم.

در این تصویر دوست داشتنی از کوه های آلپ اتریش، توجه کنید که چگونه کوه های نزدیک به ما دارای خطوط مشخص و کنتراست واضح هستند، در حالی که کوه های دورتر کم نورتر هستند.

ما قصد داریم از یک ترفند بصری مشابه استفاده کنیم. با حلقه در صفحه صفحه، گروه هایی که به سمت ما اشاره می کنند، یک علامت خواهند داشت خط جامد تیره (“گوه”) در حالی که گروه هایی که از ما فاصله دارند با a نشان داده می شوند خط بریده بریده (“خط تیره”).

این چیزی است که به نظر خواهد رسید:
یکی دیگر شبیه به این است:

4. مولکول ها با هر جسم سه بعدی دیگری که در زندگی روزمره با آن مواجه می شوید تفاوتی ندارند.

مولکول ها درست مانند هر جسم سه بعدی دیگر هستند. ساختار آنها مستقل از چشم اندازی است که شما آنها را از آن ترسیم می کنید. چه بخواهید آنها را از بالا، پایین، کنار بکشید – همه آنها یک شی سه بعدی را نشان می دهند. به هر حال – ما همچنین می توانستیم به جای آن از پایین به آن نگاه کنیم. در این صورت نقشه ها به این شکل خواهند بود

صرف نظر از اینکه از بالا یا پایین به مولکول سمت چپ نگاه کنیم، همان چیزی را خواهیم داشت. درست مانند اینکه از یک مخزن پروپان از بالا، کنار یا پایین عکس می گیرید، همچنان از مخزن پروپان عکس می گیرید. آخرین تصویر

5. ایزومری هندسی:سیس-“و”ترانس-ایزومریسم در حلقه های سیکلوآلکانی

یک نکته آخر باقی می ماند. ما چطور نام این مولکول ها به طوری که مشخص شود به کدام نسخه از 1،2-dimethylcyclopropane اشاره می کنیم؟ یک دانشمند خوب برای نام بردن از وظایف به لاتین عقب نشینی می کند. برای موردی که دو گروه در یک طرف حلقه قرار دارند، ما از آن به عنوان “سیس” یاد می کنیم(از لاتین، به معنای «یک طرف».) برای موردی که دو گروه در طرف مقابل حلقه قرار دارند، ما از آن به عنوان “ترنس” یاد می کنیم (به معنای «سمت مقابل»). این نام‌های زیر را به ما می‌دهد (معمولاً سیس و ترانس را ایتالیک می‌کنیم)

6. نمونه های بیشتری از ایزومرهای سیس و ترانس در سیکلوآلکان ها

البته می‌توانیم این را در کنار متیل‌ها و سیکلوپروپان برای گروه‌های دیگر (و حلقه‌ها) نیز اعمال کنیم. توجه داشته باشید که در صورت عدم وجود خط تیره/گوه، ساختارهای ترسیم شده مبهم خواهند بود.

در پست بعدی، در مورد یکی دیگر از پیامدهای جالب اندازه حلقه صحبت خواهیم کرد: پدیده ای که به نام نژاد.

---

یادداشت

یادداشت 1. برخی از این ساختارها (نه همه) حتی با اصطلاحات “cis” و “trans” کاملاً واضح نیستند. سطح حتی عمیق‌تری از نام‌گذاری وجود دارد که باید آن را توصیف کنیم، برای مثال، ترانس-1،2-دی متیل سیلوپروپان.

همین است سیستم Cahn-Ingold-Prelog (CIP).، همانطور که به زودی در مورد آن صحبت خواهیم کرد. [See Introduction to Assigning (R) and (S): The Cahn-Ingold-Prelog Rules]