順反異構

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順反異構是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。

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目錄

名詞解釋

順反異構（Cis-trans isomerism），又名幾何異構，屬於立體異構中的一種。順反異構是指化合物分子中由於具有自由旋轉的限制因素，使各個基團在空間的排列方式不同而出現的非對映異構現象 [1]。這種限制因素一般是有機化合物結構中出現如C=C雙鍵、C=N雙鍵、C=S雙鍵、N=N雙鍵或脂環等不能自由旋轉的官能團所引起的。含有此類異構的有機分子如烯烴、偶氮化合物、脂環烴等被視作順反異構體，並根據「順反式異構命名法「或「Z-E命名法」來命名。順反異構體在物理、化學、生物性質上一般具有明顯的區別。此外，配位化合物中的配離子亦可能有但不僅限於「順-反」式的幾何異構。

發現歷史

貝采里烏斯建議把相同組成而不同性質的物質稱為「同分異構(isomerism)『』的物質。同分異構現象的發現以及從理論上的闡明，是在物質組成和緒構理論發展中邁出的重要一步，它開始了分子結構問題的研究，促進了有機化學的發展。

在發現了酒石酸的旋光異構之後，1874年9月荷蘭物理化學家范特霍夫(Jacobus Hendricus Van't Hoff.1852-1911)論帕斯特成果的小冊子在烏特勒支出版；1874年11月法國化學家勒·貝爾(Joseph Achille Lebel.1847-1930)的論文發表在巴黎的《化學會會刊》(Bulletin de La Societe Chimique)上，兩人分別獨立能用幾何異構來解釋延胡索酸Fumaric acid（反-丁烯二酸）和馬來酸Maleic acid（順-丁烯二酸）的異構現象。假定，圍繞分子中兩個碳原子的兩個四面體，沿着四面體的一邊聯合在一起，表示不能轉動的雙鍵，然後，把氫基和羧基安置到兩個模型中區，使他們不能重合。它們並不是旋光異構體，它們的物理性質有所差別，由此發現了順反異構。 [2]

1864年，德國化學家肖萊馬通過對脂肪烴的研究，認真考察了有機結構與性質的關係，證實了碳原子4個化學價的統一性，對同分異構現象作出合理的解釋，使有機結構理論定型化。

性質差異

物理性質

順反異構體的物理性質有所不同，並表現出一些規律性，其中較顯著的有：熔點、溶解度和偶極矩。

熔點：反式異構體中的原子排列比較對稱，分子能規則地排入晶體結構中，其分子所構成的晶體的分子間的色散力就越大，晶格能則越大，因而反式異構體具有較高的熔點。

偶極距、沸點和溶解度：一般來說，反式異構體的極性較小。儘管取代基不同時影響力不同，但仍可作部分抵消。而順式異構體中兩個電負性相同的原子或原子團處在分子的同側，不像反式那樣比較對稱地排列，則不能產生這種抵消，從而在矢量合力方向上產生一個偶極矩，因而順式分子的偶極距比反式大。偶極分子有微弱的極性，因此在弱極性的水中的溶解度也就比較大。分子極性越大，越類似離子型化合物，其分子間靜電相互作用力就越大，分子間作用力越大，因此順式異構體沸點越高。

化學性質

順反異構體具有相同的官能團，化學性質基本相同，但因有些反應與原子或原子團在空間的相對位置有關，反應速度也就有差別。

紫外光譜

順反異構多指雙鍵或環上取代基在空間排列不同而形成的異構體。其紫外光譜有明顯差別，一般反式異構體電子離預範圍較大，鍵的張力較小，π—>π*躍遷位於長波端，吸收強度也較大。

紅外光譜

有機化合物的紅外光譜對於鑑別某種官能團的存在與否是相當有力的，而標誌某官能團的特徵吸收又與化合物的構造有着密切的聯繫，在有些場合，構造的差別甚至會使某一特徵吸收消失。