background image

Cz. XV  Izomeria alkanów, cykloalkanów, alkenów i alkinów 

Izomeria i izomery 

1.  Pojęcia i definicje  

Izomeria – zjawisko występowania związków chemicznych o tym samym wzorze 
sumarycznym, ale różniącym się połączeniem lub konfiguracją przestrzenną atomów 
w cząsteczce, takie związki nazywamy izomerami.  
Izomeria konstytucyjna (strukturalna) – rodzaj izomerii polegający na różnej 
kolejności lub sposobie powiązania atomów w cząsteczkach izomerów, wyróżnia się 
w szczególności izomerię: szkieletowąpozycyjną:  

Izomeria szkieletowa – typ izomerii polegający na różnej budowie szkieletu 
węglowego (łańcucha, pierścienia) cząsteczek izomerów. Izomeria szkieletowa 
obejmuje: i. łańcuchową, i. pierścieniową, i, położenia wiązania wielokrotnego:  

 

Izomeria łańcuchowa – typ izomerii szkieletowej, związany z różna budową 
łańcucha węglowego w cząsteczkach izomerów. 
przykład dla cząsteczki C

5

H

12

 – pentan  

# CH

3

 – CH

– CH

2

 – CH

2

 – CH

3

 : n – pentan (normalny pentan)  

     

1             

            3              4 

# CH

3

 – CH – CH

2

 – CH

2

-

metyl

o

butan  

                      ǀ 

                     

CH

3

  

   

4                 3

 

          

 2

            1 

# CH

3

 – CH

2

 – CH – CH

2

-

metyl

o

butan  

                                       ǀ 

                                     

CH

3

  

   
             

CH

3

 

   

1             

2

 

ǀ        3               

# CH

3

 – C – CH

3

 ; 

2,2

-

di

metyl

o

propan   

                      ǀ 

                     

CH

3

  

 

Izomeria pierścieniowa – typ izomerii szkieletowej związany z różną budową 
pierścienia węglowego w cząsteczkach izomerów. 
przykład dla cząsteczki cykloheksanu – C

6

H

6

 

 

 

 

 

 

 

 

       

CH

3

 

            

 CH

3

 

                                                     

CH

3   

4

                          

1

                                        

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              

3

                

2

 

            

3

                      

2

 

                      

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                         

 

 

 

 H

3

C

                        

 H

3

C

                         

CH

3

 

Cykloheksan;   

metyl

o

cyklopentan ;  

1,3

-

di

metyl

o

cyklobutan;     

1,2,3

-

tri

metyl

o

cykloprapan 

 

background image

Zadanie do samodzielnego wykonania : dla cykloheksanu

 

można utworzyć 

jeszcze 

 

izomery o poniższych nazwach systematycznych, narysuj ich wzory 

grupowe;  
- etylocyklobutan, 
-1,1-dimetylocyklobutan, 
-1,2-dimetylocyklobutan, 
- propylocykloprapan,  
- 1- etylo-2-metylocyklopropan, 
- 1-etylo-1-metylocykloprapan,  
- 1,1,2 – trimetylocykloprapan. 
  

 

Izomeria położenia wiązania wielokrotnego

 – 

typ izomerii szkieletowej związany 

z różnym położeniem wiązań wielokrotnych (dot. alkenów i alkinów). 

 

Przykład dla cząsteczek heksenu  C

6

H

12

  i heksynu C

6

H

10

   

 1

                 2             3               4               5             6 

  CH

2

 

CH – CH

2

 – CH

2

 – CH

2

 – CH

3

 ; heks-1-

en

   1                 

2  

           3               4               5             6 

  CH

3

 - CH 

CH – CH

2

 – CH

2

 – CH

3

 ; heks-2-

en

   1                 2            

 3

               4               5             6 

  CH

3

- CH

2

 – CH 

=

 CH

 

 – CH

2

 – CH

3

 ; heks-3-

en

    

1  

               2             3               4               5             6 

  CH 

 ≡

 C – CH

2

 – CH

2

 – CH

2

 – CH

3

 ; heks-1-

yn

   1              

            3               4               5             6 

  CH

3

 – C  

  C  – CH

2

 – CH

2

 – CH

3

 ; heks-2-

yn

   1                 2             

3

               4               5             6 

  CH

3

- CH

2

 – C 

≡ 

 C

 

 – CH

2

 – CH

3

 ; heks-3-

yn

 

Zasady ustalania lokantów (numerów kolejnych at. C w szkieletach węglowych) i 
ustalania nazw systematycznych: 

- dla alkanów, cykloalkanów  i ich izomerów łańcuchowych i pierścieniowych 
suma lokautów na których znajdują się podstawniki alkilowe ( - C

n

H

2n+1

) lub 

alkilowe i halogenowe (

-F, - Cl, - Br, - I

) musi być jak najmniejsza, 

- w pierwszej kolejności wymienia się alfabetycznie podstawniki halogenowe z 
podaniem ich lokautów, a w drugiej kolejności alfabetycznie podstawniki alkilowe 
z podaniem ich lokautów.  
 
Przykład:  

              

   

Br

     

Cl

        

C

2

H

5

  

             

Br 

         

CH

3

   

               I          I           I                      I            I 

7

C

1

H

2

 –

6

C

2

H – 

5

C

3

 – 

4

C

4

H – 

3

C

5

 – 

2

C

6

H – 

1

C

7

H

                                          

I         I           I 

                          

 C

2

H

5    

Br

          

 

CH

3

 

 

background image

nazwa wg lokantów  górnych

 : 1,4,5-tribromo-2-chloro-3,3-dimetylo-5,6-

dimetyloheptan (suma lokautów = 29), 

nazwa wg lokantów dolnych:

 3,4,7-tribromo-6-chloro-5,5-dietylo-2,3-

dimetyloheptan (suma lokautów = 35). Pierwsza nazwa jest prawidłowa.  

- dla alkenów i alkinów lokant z wiązaniem wielokrotnym musi mieć jak    
   najmniejszą wartość i jest on nadrzędny w stosunku do innych lokautów na   
    których znajdują się podstawniki alkilowe lub halogenowe, 
-  pozostałe reguły są identyczne jak w przypadku alkanów i ich izomerów, 
Przykład:   
 

              

   

Br

     

Cl

        

C

2

H

5

               

Br

    

CH

3

 

  

               I          I           I                      I       I 

7

C

1

H

2

 –

6

C

2

H – 

5

C

3

 – 

4

C

4

H – 

3

C

5

 – 

2

C

6

 = 

1

C

7

H

                                          

I         I           I 

                           

C

2

H

  

Br

 

          

 

CH

3

 

             - 

w nazwie należy zastosować lokanty dolne

:  

                3,4,7-tribromo-6-chloro-5,5-dimetylo-2,3-dimetylohept-1-en.  

 

              

   Br           C

2

H

5

            Br     CH

3

   

               I               I                    I        I 

7

C

1

6

C

2

 – 

5

C

3

 – 

4

C

4

H – 

3

C

5

 – 

2

C

6

H – 

1

C

7

H

                              

I         I          I 

                   C

2

H

5   

Cl

          

 CH

w nazwie należy zastosowań lokanty górne

   1,5-dibromo-4-chloro-3,3-dietylo-5,6-dimetylohept-1-yn.  

  Izomeria pozycyjna (podstawienia) – typ izomerii konstytucyjnej związanej z 

różnym położeniem (pozycją) podstawników w takich samych szkieletach 
węglowych cząsteczek izomerów;  
Przykład dla cząsteczek: C

3

H

7

OH i C

3

H

7

Br 

CH

3

 – CH

2

 – CH

– OH ; propan-1-ol, 

CH

3

 – CH (OH) – CH

3

 ; propan-2-ol 

CH

2

Br – CH

2

-CH

; 1-bromopropan, 

CH

3

 –CHBr – CH

3

 ; 2-bromopropan. 

 
 
 

  Izomeria geometryczna (cis-trans) – typ stereoizomerii związany różnym 

położeniem podstawników tego samego rodzaju (np. alkilowe, halogenowe, 
wodór) po tej samej stronie lub po przeciwnych stronach płaszczyzny w której 
leży wiązanie sztywne (nierotujące) między atomami węgla w cząsteczkach 
izomeru. Jeżeli podstawniki tego samego rodzaju znajdują się po tej samej stronie 
płaszczyzny – forma  cis, jeżeli po przeciwnej – forma trnas. 
 

background image

Przykład dla cząsteczki 1,2-dibromoeten. 

                 
                  

H

          

H  

                                         

   \         / 
    C = C     cis-1,2-dibromoeten  
   /         \  
 

Br

        

Br

 

 

 

H

          

Br   

                                        

   \         / 
    C = C     trans-1,2-dibromoeten  
   /         \  
 

Br

        

H

 

 
Przykład dla cząsteczki but-2-enu 
 
H

3

C           CH

3

 

      \            / 
       C  =   C       cis-but-2-en 
      /            \  
  

              

H

 

 
 
H

3

C            

H

 

      \            / 
       C  =   C       trans-but-2-en 
      /            \  
  

H

               CH

 

Przykład dla cząsteczki : 1,2-dimetlocyklopropanu:  
       

          

CH

3

                                                          

        

CH

3

 

                                              

                                      

CH

3

 

                                                                      

H

 

 
 
                        

                                                                          

CH

3

 

Cis-1,2-dimetylcyklopropan                             trans-1,2-dimetylocyklopropan 
 
Izomery – 
różnią się  między sobą właściwościami fizykochemicznymi; Tw, Tt, 
aktywnością chemiczną, skręcalnością płaszczyzny światła spolaryzowanego 
(ostatnia właściwość dotyczy związków o asymetrycznych atomach węgla – 
posiadających 4-różne podstawniki, izomeria optyczna – enancjomeria).