ایزومری سیس- ترانس
ایزومری سیس- ترانس که گاهی اوقات ایزومری هندسی نیز نامیده می شود، نوعی از ایزومری فضایی است که بخاطر ممانعت چرخش حول پیوند یا در شکلهای فضایی مسطح مربعی و هشت وجهی بوجود می آید. ممانعت چرخش حول پیوند معمولا ناشی از وجود پیوند پای یا وجود حلقه است. بحث و مثالهای در ادامه آمده را در نظر بگیرید.
در مولکول O2F2 شکل فضایی دور هر اتم اکسیژن به صورت خمیده است. این دو شکل خمیده را مثلا به دو صورت زیر می توان ترکیب کرد:
دو شکل A و B باید خواص متفاوتی داشته باشند. مثلا در شکل A دو پیوند OF بصورت موافق جهت گیری کردند و جمع برداری گشتاور دوقطبی پیوند آنها یک نتیجه غیرصفر می دهد، در حالیکه در شکل B دو پیوند OF بصورت مخالف جهت گیری کردند و جمع برداری گشتاور دوقطبی پیوند آنها صفر نتیجه می دهد. دو شکل A و B با چرخش حول پیوند OO بهم تبدیل می شوند (یک چرخش باندازه 180° حول خط گذرنده از دو اتم اکسیژن این دو را بهم تبدیل می کند). چرخش حول پیوند ساده یا یگانه معمولا ممانعت ناچیزی دارد و در دماهای معمولی براحتی صورت می پذیرد. بنابراین تبدیل دو شکل A و B بالا بهم براحتی صورت می گیرد و ماده O2F2 مخلوطی از این دو شکل و شکل های دیگری است که بر اثر چرخش حول پیوند O-O بوجود می آیند. به چنین شکلهای مختلفی که بر اثر چرخش حول پیوند ساده ایجاد می شوند، ایزومرهای صورت بندی یا کنفورماسیونی می گویند.
در مولکول N2F2 نیز شکل فضایی دور هر اتم نیتروژن به صورت خمیده است. این دو شکل خمیده را به دو صورت زیر می توان ترکیب کرد:
مشابه مثال قبلی دو شکل A و B باید خواص متفاوتی داشته باشند. مثلا شکل A باید قطبی و شکل B باید غیرقطبی باشد. مجددا این دو شکل در صورت وجود امکان چرخش حول پیوند NN می توانند بهم تبدیل شوند. برخلاف مثال قبلی در اینجا بعلت وجود پیوند پای ممانعت زیادی برای چرخش حول پیوند NN وجود دارد و در دماهای معمولی چرخشی حول پیوند صورت نمی گیرد و دو شکل A و B بهم تبدیل نمی شوند و باتوجه به خواص متفاوت امکان جداسازی آنها وجود دارد. به A و B که بخاطر ممانعت چرخش حول پیوند نمی توانند بهم تبدیل شوند، ایزومرهای سیس- ترانس یا ایزومرهای هندسی گفته می شود. به A که در آن دو گروه یکسان فلوئور در یک سمت پیوند با ممانعت چرخش قرار دارند، ایزومر سیس و به B که در آن دو گروه یکسان فلوئور در سمت های مخالف پیوند با ممانعت چرخش قرار دارند، ایزومر ترانس گفته می شود.
ممانعت چرخش حول پیوندهای چندگانه بعلت وجود پیوند پای در آنها، از این مطلب ناشی می شود که پیوند پای از همپوشانی جانبی اوربیتالهای اتمهای تشکیل دهنده پیوند بوجود می آید و موقع چرخش حول پیوند چندگانه یک اوربیتال بوجود آورنده پیوند پای نسبت به اوربیتال دیگر بوجود آورنده پیوند پای به نحوی می چرخد که همپوشانی جانبی از بین می رود و در واقع پیوند پای شکسته می شود. شکل زیر را در نظر بگیرید.
در دماهای معمولی مولکولها انرژی لازم برای شکسته شدن پیوند پای را ندارند و در نتیجه چرخش حول پیوند چندگانه و شکسته شدن پیوند پای رخ نمی دهد.
مثال: ترکیبات A,B,C دو به دو چه رابطه ای با هم دارند؟ چرا؟
حل:
ترکیبات A,B,C فرمول یکسانی دارند اما ترکیبات یکسانی ( قابل انطباق بر هم) نیستند، بنابراین ترکیبات A,B,C ایزومر همدیگرند. ترکیب A از نظر ساختار پیوندی با ترکیبات B و C فرق دارد، بنابراین ترکیب A ایزومر ساختاری ترکیب B یا ترکیب C است. ترکیبات B و C بخاطر ممانعت چرخش حول پیوند نمی توانند بهم تبدیل شوند، بنابراین ایزومرهای سیس- ترانس یا ایزومرهای هندسی همدیگر هستند. ترکیب B که در آن دو گروه یکسان فلوئور در یک سمت پیوند با ممانعت چرخش قرار دارند، ایزومر سیس و ترکیب C که در آن دو گروه یکسان فلوئور در سمت های مخالف پیوند با ممانعت چرخش قرار دارند، ایزومر ترانس است.
*****
ممانعت چرخش حول پیوند همچنین می تواند ناشی از وجود حلقه باشد. چرخش حول هر یک از پیوندهای یک حلقه نیازمند شکسته شدن حلقه خواهد بود و در نتیجه انرژی زیادی نیاز خواهد داشت و بالطبع در دماهای معمولی رخ نخواهد داد. بعنوان مثال ایزومرهای سیس و ترانس 1،2- دی متیل سیکلو پروپان به صورت زیر را می توان در نظر گرفت:
شکلهای فضایی مسطح مربعی و هشت وجهی نیز می توانند ایزومری سیس و ترانس داشته باشند. مثلا در Pt(NH3)2Cl2 شکل فضایی دور اتم پلاتین به صورت مسطح مربعی است و برای این ترکیب ایزومرهای سیس و ترانس زیر را می توان در نظر گرفت:
برای Ma2b4 که شکل فضایی دور اتم M به صورت هشت وجهی است، ایزومرهای سیس و ترانس زیر را می توان در نظر گرفت:
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
**************************************************
سایت: www.youngchemist.com
مولف: محمد شاهی
نظرات، پیشنهادات و انتقادات: chemistry.shahi@gmail.com
**************************************************
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||