Geometriai izoméria 1.

Ha egy kötés körül az atomok rotációja nem lehetséges, akkor jöhetnek létre a geometria izomerek. Ez leggyakrabban a kettőskötések esetén fordul elő, ha a kötés két végén két különböző szubsztituens helyezkedik el, például:

A vegyületpárokat klasszikusan a cisz és transz jelzőkkel különböztetjük meg egymástól. Egy cisz-transz vegyületpár két különböző vegyület, mások a fizikai és kémiai sajátságaik. Például a maleinsavból már 140 fokon képződik a maleinsav-anhidrid. Az izomer fumársav esetén ez csak magasabb hőmérsékleten játszódik le, mivel az anhidrid képzéshez előbb át kell izomerizálódnia (ez a kettőskötés ideiglenes felhasadásával jár):


Több kettőskötés esetén a geometriai izomerek száma 2n, például az 1-fenil-1,3-pentadién esetén 22 = 4:

A cisz-transz jelölés csak akkor egyértelmű, ha egy kettőskötéshez két szubsztituens csatlakozik, tri vagy tetraszubsztituált rendszerekben már nem. Ezért ma az ú.n. E-Z rendszer használatos, amely a Cahn-Ingold-Prelog (CIP) konvención alapszik (hasonlóan az optikai izomeriához).

A kettős kötés két atomjához kapcsolódó két-két szubsztituenst prioritásuk alapján sorbaállítjuk:

  1. Az alacsonyabb tömegszámú atom lesz az alacsonyabb prioritású;
  2. Ha az első kör két atomja azonos és nem tudunk dönteni, akkor összehasonlítjuk az ezekhez csatlakozó második kör (avagy béta-helyzetű) atomokat, s ennek alapján igyekszünk dönteni, pl.: -CH3 < -CH2CH3 < -CH(CH3)2 < -CH2OCH3 < -Cl < -Br stb.;
  3. A kettőskötéssel kapcsolódó atomok duplán számítanak, de alacsonyabb prioritásuak, mintha két valódi atom lenne: ‑CH2OH < ‑CHO [= ‑CH(O‑)2] < ‑CH(OR)2

Ha a két magasabb prioritású csoport a kettős kötés azonos oldalán helyezkedik el, akkor a Z izomerről van szó (a német zusammen – együtt szó alapján), ha ellentétes oldalon, akkor az E (entgegen – ellentétes) izomerről:


A geometriai izoméria nem csak szén-szén, hanem egyéb kötéseknél is előfordulhat, például szén-nitrogén és nitrogén-nitrogén kettős kötéseknél. Ezekben a vegyületekben, például az oximok esetén a cisz/transz jelölés helyett régebben a szün/anti jelzés volt használatos. A szün izomer esetén a hidroxicsoport a hidrogénnel (vagy a vegyület nevében elsőnek említett csoporttal) azonos oldalon van. A nem egyértelműség miatt azonban ma a CIP rendszeren alapuló E/Z megkülönböztetést használjuk. Ez esetben a nitrogén magányos elektronpárját mint legalacsonyabb rendű szubsztituenst vesszük tekintetbe:


Az E/Z tehát abszolut jelzés, a szün/anti pedig relatív, ahol meg kell mondani, hogy az illető szubsztituens melyik másokhoz képest szün vagy anti.

Szintén használható a cisz/transz relatív konfiguráció megkülönböztetés a cikloalkánok, gyűrűk esetén, ekkor a gyűrű síkjához képest jelezzük, hogy a két szubsztituens a gyűrű azonos vagy ellenkező oldalán helyezkedik-e el. Kondenzált telített gyűrűrendszerek esetén ez egyúttal a gyűrűk csatlakozási módját is jelzi:

Gyakorlás:

Melyik molekulának lehet egynél több izomerje?


 A
 B
 C
 D
 E

Állapítsa meg az alábbi molekulák cisz/transz illetve E/Z konfigurációját:

 cisz,transz
 cisz,cisz

 cisz,transz
 Z,Z
 E,Z


 E
 Z

 E
 Z


 Z
 E

 Z
 E

A két utolsó feladat egyúttal jó példa arra, hogy...