Cómo identificar el isomerismo cis-trans en compuestos cíclicos

Los anillos “pequeños”, de hasta aproximadamente 7 átomos de carbono, generalmente solo tienen la forma cis. En particular, el anillo de ciclohexeno en el colesterol (y en el propio ciclohexeno) es cis. El trans-cicloocteno es el trans-cicloalqueno aislable más pequeño a temperatura ambiente, aunque el trans-ciclohepteno se ha observado a temperaturas más bajas.

La explicación más simple que se me ocurre es mirar cis y trans 2-buteno.

CH3 CH3 H CH3
\ / \ /
C == C C == C
/ \ / \
HH CH3 H

Uno puede “unir” los dos grupos metilo de cis-2-buteno en un anillo fácilmente. Pero para “unir” los dos grupos metilo del trans-2-buteno, uno necesitará una cadena de varios átomos de carbono, ya que están más separados.


Con respecto a que los ángulos de enlace en el ciclopropano son solo de 60 grados: la regla de que el carbono forma ángulos de 109.5 grados está en condiciones ideales. En algunos casos (¡especialmente anillos!), Los ángulos de carbono pueden ser forzados a ser más grandes o más pequeños que 109.5. Pero esto requiere energía (piense que hay un resorte entre los dos enlaces, y cada vez que estira o aprieta el resorte, se debe hacer un trabajo y la energía se almacena en el resorte). Esta energía se llama tensión.

http://www.chm.bris.ac.uk/pt/har

Si tiene un doble enlace, entonces los dos átomos de carbono en cada lado no pueden rotar (por así decirlo) y esto podría conducir a la isomería cis-trans si los grupos en cada lado del enlace son adecuados.

El anillo, dependiendo de su tamaño, puede o no entrar en juego dependiendo de si obstaculiza cualquier otra rotación.

Los ángulos de enlace dependen de varios factores, no solo de los ángulos ideales de los átomos aislados. Los pares de electrones en préstamo tienden a hacer que otros ángulos sean más pequeños y el impedimento estérico de grupos grandes también puede exprimir el resto de la molécula y evitar que ocurran rotaciones.

El enlace C = C en el colesterol, por lo que puedo ver, solo tiene hidrógeno, para el isomerismo se necesita una falta de simetría para que la no rotación del enlace de carbono haga la diferencia.

Aquí hay otro diagrama de la estructura:

Estructura del colesterol

Para que ocurra isomerismo cis-trans, necesita algo como:

Isomerismo cis-trans

Donde rotar el doble enlace le daría algo diferente y, como no puede hacerlo, debe haber dos moléculas diferentes. No tienes margen para esto en tu molécula.

Para un compuesto cíclico, muestran isomerismo cis-trans en algunas condiciones. Por ejemplo, un compuesto cíclico puede mostrar isomerismo cis-trans cuando el número de átomos de carbono es mayor o igual a 8.

Además, el anillo de 3 miembros y el anillo de 4 miembros también muestran isomería cis-trans en algunas de las condiciones que se dan a continuación.

El anillo de 3 miembros muestra isomerismo cis-trans a lo largo de las posiciones 1,3 disustituidas.

El anillo de 4 miembros muestra isomerismo cis-trans a lo largo de la posición 1,4 disustituido.

Trans significa – lado opuesto.
Cis significa – mismo lado.