Геометрические изомеры против структурных изомеров
Изомеры - это разные соединения с одинаковой молекулярной формулой. Существуют различные типы изомеров. Изомеры в основном можно разделить на две группы: конституционные изомеры и стереоизомеры. Конституционные изомеры - это изомеры, в которых связь атомов в молекулах различается. В стереоизомерах атомы связаны в одинаковой последовательности, в отличие от структурных изомеров. Стереоизомеры различаются только расположением атомов в пространстве. Стереоизомеры могут быть двух типов: энантиомеры и диастереомеры. Диастереомеры - это стереоизомеры, молекулы которых не являются зеркальным отображением друг друга. Энантиомеры представляют собой стереоизомеры, молекулы которых являются несуществующими зеркальными отображениями друг друга. Энантиомеры встречаются только с хиральными молекулами. Хиральная молекула определяется как молекула, которая не идентична своему зеркальному отображению. Следовательно,хиральная молекула и ее зеркальное отображение являются энантиомерами друг друга. Например, молекула 2-бутанола хиральна, а она и ее зеркальные отражения являются энантиомерами.
Геометрические изомеры
Геометрические изомеры представляют собой разновидность стереоизомеров. Этот тип изомеров возникает, когда молекулы имеют ограниченное вращение, в основном из-за двойной связи. Когда существует одинарная связь углерод-углерод, вращение возможно. Следовательно, как бы мы ни рисовали атомы, их расположение будет таким же. Но когда существует двойная связь углерод-углерод, мы можем изобразить два расположения атомов в молекуле. Полученные изомеры известны как цис-, транс-изомеры или EZ-изомеры. В цис-изомере атомы одного и того же типа находятся на одной стороне молекулы. Но в транс-изомере одинаковые типы атомов находятся на противоположной стороне молекулы. Например, цис- и транс-структуры 1,2-дихлорэтана выглядят следующим образом.
Для того чтобы молекула имела геометрические изомеры, недостаточно иметь только двойную связь. Два атома или группы, присоединенные к одному концу двойной связи, должны быть разными. Например, следующая молекула не имеет геометрических изомеров, оба атома на левом конце являются атомами водорода. Из-за этого, если мы нарисуем его либо в цис, либо в транс, обе молекулы будут одинаковыми.
Но не имеет значения, разные ли все четыре присоединенные группы или атомы. В таком случае мы можем назвать их E или Z.
Структурные изомеры
Они также известны как конституционные изомеры. Конституционные изомеры - это изомеры, у которых связь атомов в молекулах различается. Бутан - простейший алкан, проявляющий конституционную изомерию. Бутан имеет два конституциональных изомера, сам бутан и изобутен.
Поскольку их связи различны, две молекулы имеют разные физические и химические свойства. Структурные изомеры могут быть образованы углеводородами, если они содержат минимум четыре атома углерода. Существует три типа структурных изомеров: изомеры скелетных, позиционных и функциональных групп. В изомерии скелета, как показано в приведенном выше примере, скелет перестраивается с образованием различных изомеров. В изомерах положения функциональная группа или другая группа меняет положение. В изомерах функциональных групп, хотя они имеют одинаковую формулу, молекулы отличаются наличием разных функциональных групп.
В чем разница между геометрическими изомерами и структурными изомерами?
• Геометрические изомеры - стереоизомеры. Следовательно, там связи также такие же, как и у структурных изомеров, где изомеры различаются из-за связности атомов. В геометрических изомерах они отличаются трехмерным расположением в пространстве.
• Часто для молекулы существует два геометрических изомера: цис, транс или E, Z, но для молекулы может быть большое количество структурных изомеров.
• Геометрическая изомерия в основном проявляется молекулой с двойными связями углерод-углерод. Структурную изомерию проявляют также алканы, алкены, алкины и ароматические соединения.
