Свойства  - связи

1. -связь является значительно менее прочной связью, чем -связь. Это проявляется, в частности, в том, что энергия двойной углерод-углеродной связи хотя и превосходит энергию ординарной связи, однако меньше, чем в два раза. Так, энергия С-С связи в этане равна 347,5 кдж/моль, тогда как энергия С=С – связи в этилене равна 607 кдж/моль при длине связи 0,134 нм по сравнению с 0,154 нм для С-С – в этане.

2. -связь пространственно более доступна чем -связь, так как -электроны распределены между двумя слоями (над и под плоскостью молекулы).

3. -связь более стабильна, чем -связь; она значительно легче поляризуется под воздействием внешних факторов или заместителей.

4. двойная связь более жесткая, вращение вокруг двойной связи затруднено (рис. 10).

Цис-бутен -2 Транс-бутен -2

Рис. 12. Цис- и транс– изомеры бутена -2

Чтобы перейти от одного из этих бутенов к другому, молекулу надо свернуть так, чтобы нарушилось перекрывание р–орбиталей, т.е. необходимо разорвать -связь. Разрыв -связи требует около 62 ккал (259,5кДж). При комнатной температуре только незначительное число столкновений обладает достаточной энергией, и, следовательно, скорость взаимопревращений ничтожно мала (в отличие от превращений конформеров). Вследствие наличия барьеров вращения (259,5 кДж), невозможно свободное вращение вокруг двойной углерод-углеродной связи. В результате этого оказывается возможным выделение изомерных алкенов.

Так как изомерные алкены отличаются друг от друга только расположением атомов в пространстве (но имеют один и тот же порядок связи атомов – химическое строение), они принадлежат к классу стереоизомеров (см. выше). Они, однако, не являются зеркальными изображениями друг друга (энантиомерами). Стереоизомеры, которые не являются зеркальными изображениями друг друга, называются диастереомерами.

Диастереомеры, возникающие в результате различного пространственного расположения заместителей около двойной углерод – углеродной связи, называются геометрическими изомерами.

Расположение атомов, характеризующее определенный изомер, называется конфигурацией. Конфигурации обозначают при помощи приставок цис- (от латинского: на этой стороне) и транс- (через), которые показывают, что заместители расположены по одну или по разные стороны от плоскостей двойной связи (см. рис. 10).

Явление геометрической изомерии носит характер общий и присуще любому классу соединений, содержащих двойную углерод - углеродную связь (или двойную связь другого типа).

Необходимое и достаточное условие возникновения геометрической (цис – транс) изомерии в алкенах- наличие у каждого из атомов углерода, связанного двойной связью, двух различных заместителей (атомов или групп атомов) и невозможность изменения конфигурации алкена без разрыва двойной связи.

Физические и химические свойства диастереомеров значительно отличаются друг от друга (см. например табл. I).

Таблица I

Свойства малеиновой и фумаровой кислот

Свойства	М алеиновая кислота НООС-СН НООС-СН	Фумаровая кислота НООС-СН СН-СООН
Температура плавления, о С	130	290
Растворимость, г/100г Н2О	79	0,7
Константа кислотности, КА10	117	9,3
Теплота сгорания, дж/моль	1370	1340

Для установления истинной конфигурации геометрического изомера используются физические методы исследования. Соединения, состоящие из валентно – ненасыщенных атомов, существуют, вполне устойчивы, но химически активны. Они склонны к таким химическим превращениям, в процессе, которых атом может заменить -связь на энергетически более выгодные -связи. Примером таких соединений являются непредельные углеводороды (алкены). В них углерод имеет максимально возможное число связей, но часть из них является -связями. Следовательно, для алкенов будут характерны реакции 1) присоединения и 2) полимеризации, в процессе которых -связи заменяются -связями. Вследствие того, что облака -связи расположены под и над плоскостью молекулы, т. е. легко доступны, алкены вступают в реакции с акцепторами электронов (окислителями). Таким образом, для алкенов будут характерны и 3) реакции окисления.