ไอ โซเมอร์ซิส - ท รานส์ หรือที่รู้จักกันในชื่อไอโซเมอร์เชิงเรขาคณิตอธิบายถึงการจัดเรียงอะตอมบางอย่างภายในโมเลกุล คำนำหน้า "ซิส " และ "ทรานส์ " มาจากภาษาละติน: "ด้านนี้ของ" และ "อีกด้านหนึ่งของ" ตามลำดับ ^{[ 1 ]}ในบริบทของเคมีซิสบ่งชี้ว่าหมู่ฟังก์ชัน (สารทดแทน) อยู่ด้านเดียวกันของระนาบ ในขณะที่ทรานส์บ่งชี้ว่าอยู่ด้านตรงข้าม (แนวขวาง) ไอโซเมอร์ซิส -ทรานส์เป็นสเตอริโอไอโซ เมอร์ นั่นคือ คู่ของโมเลกุลที่มีสูตรเดียวกัน แต่หมู่ฟังก์ชันมีทิศทางที่แตกต่างกันในพื้นที่สามมิติ ไอโซเมอร์ ซิสและทรานส์เกิดขึ้นทั้งในโมเลกุลอินทรีย์และในสารเชิงซ้อนเชิงโคออร์ดิเนชันอ นินทรี ย์ คำอธิบายซิสและทรานส์ ไม่ได้ใช้ในกรณีของไอโซเมอร์เชิงโครงสร้าง ที่รูปทรงเรขาคณิตทั้งสองสามารถเปลี่ยนรูปไปมาได้ง่าย เช่น โครงสร้างแบบโซ่เปิดที่มีพันธะเดี่ยวส่วนใหญ่ แต่ จะใช้ คำว่า "ซิน " และ "แอนติ " แทน

ตามที่ IUPACระบุ "ไอโซเมอริซึมเชิงเรขาคณิต" เป็นคำพ้องความหมายที่ล้าสมัยของ " ไอโซ เมอริซึมซิส - ทรานส์ " ^{[ 2 ]}

ไอโซเมอริซึมซิส-ทรานส์หรือไอโซเมอริซึมเชิงเรขาคณิตจัดเป็น ไอโซเมอริซึม เชิงโครงสร้าง ประเภทหนึ่ง ^{[ 3 ]}

บ่อยครั้งที่ สเตอริโอไอโซเมอร์ แบบซิส - ทรานส์มีพันธะคู่หรือโครงสร้างวงแหวน ในทั้งสองกรณี การหมุนของพันธะจะถูกจำกัดหรือป้องกัน^{[ 4 ]}เมื่อหมู่แทนที่วางตัวในทิศทางเดียวกัน ไดแอสเตอริโอเมอร์จะเรียกว่าซิสในขณะที่เมื่อหมู่แทนที่วางตัวในทิศทางตรงกันข้าม ไดแอสเตอริโอเมอร์จะเรียกว่าทรานส์ ตัวอย่างของไฮโดรคาร์บอนขนาดเล็กที่แสดง ไอโซเมอร์ แบบซิส - ทรานส์คือบิวต์-2-อีน 1,2-ไดคลอโรไซโคลเฮกเซนเป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง

ทรานส์ -1,2-ไดคลอโรไซโคลเฮกเซน	ซิส -1,2-ไดคลอโรไซโคลเฮกเซน

ไอโซเมอร์ แบบซิสและทรานส์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน รูปทรงที่แตกต่างกันส่งผลต่อโมเมนต์ไดโพลจุดเดือด และโดยเฉพาะอย่างยิ่งจุดหลอมเหลว

ซิส -2-เพนทีน	ทรานส์ -2-เพนทีน
ซิส -1,2-ไดคลอโรอีเทน	ทรานส์ -1,2-ไดคลอโรอีเทน

ความแตกต่างเหล่านี้อาจมีขนาดเล็กมาก เช่นในกรณีของจุดเดือดของแอลคีนสายตรง เช่นเพนท์-2-อีนซึ่งมีจุดเดือด 37 °C ในไอโซเมอร์ซิส และ 36 °C ใน ไอโซเมอ ร์ทรานส์ ความแตกต่างระหว่างไอโซเมอร์ซิสและทรานส์อาจมีขนาดใหญ่ขึ้นหากมีพันธะขั้วอยู่ เช่นใน1,2-ไดคลอโรอีเทน ไอโซเมอ ร์ซิสในกรณีนี้มีจุดเดือด 60.3 °C ในขณะที่ไอ โซเมอร์ ทรานส์มีจุดเดือด 47.5 °C ^{[ 5 ]}ในไอโซ เมอร์ซิส โมเมนต์ไดโพลของพันธะ C–Cl ขั้วทั้งสองรวมกันเป็นไดโพลโมเลกุลโดยรวม ดังนั้นจึงมีแรงไดโพล-ไดโพล ระหว่างโมเลกุล (หรือแรงคีซอม) ซึ่งเพิ่มเข้าไปในแรงกระจายตัวของลอนดอนและเพิ่มจุดเดือด ในทางกลับกัน ในไอ โซเมอร์ แบบทรานส์ ปรากฏการณ์นี้จะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากโมเมนต์ของพันธะ C−Cl ทั้งสองจะหักล้างกัน และโมเลกุลจะมีโมเมนต์ไดโพลสุทธิเป็นศูนย์ (อย่างไรก็ตาม มันจะมีโมเมนต์ควอดรูโพล ที่ไม่เป็นศูนย์ )

กรดซิส -บิวเทนไดโออิก ( กรดมาเลอิก )	กรดทรานส์ -บิวเทนไดโออิก ( กรดฟูมาริก )
กรด ซิส -9-ออกตาเดเซโนอิก( กรดโอเลอิก )	กรดทรานส์ -9-ออกตาเดเซโนอิก( กรดอีไลดิก )

คุณสมบัติที่แตกต่างกันของไอโซเมอร์ทั้งสองของกรดบิวทีนไดโออิกมักจะแตกต่างกันมาก

ขั้วโมเลกุลเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดจุดเดือดสัมพัทธ์ เนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลที่แข็งแรงจะทำให้จุดเดือดสูงขึ้น ในทำนองเดียวกัน สมมาตรเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดจุดหลอมเหลวสัมพัทธ์ เนื่องจากช่วยให้การจัดเรียงตัวในสถานะของแข็งดีขึ้น แม้ว่าจะไม่เปลี่ยนแปลงขั้วของโมเลกุลก็ตาม ตัวอย่างอีกประการหนึ่งคือความสัมพันธ์ระหว่างกรดโอเลอิกและกรดอีไลดิกกรดโอเลอิกซึ่งเป็นไอโซ เมอร์ แบบซิสมีจุดหลอมเหลว 13.4 องศาเซลเซียส ทำให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่ไอ โซเมอร์ แบบทรานส์คือกรดอีไลดิก มีจุดหลอมเหลวสูงกว่ามากถึง 43 องศาเซลเซียส เนื่องจากไอ โซเมอร์ แบบทราน ส์ที่มีโครงสร้างตรงกว่า สามารถจัดเรียงตัวได้แน่นกว่า และเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง

ดังนั้น แอลคีนชนิด ทรานส์ซึ่งมีขั้วน้อยกว่าและสมมาตรมากกว่า จึงมีจุดเดือดต่ำกว่าและจุดหลอมเหลวสูงกว่า ในขณะที่ แอลคีนชนิด ซิสซึ่งโดยทั่วไปมีขั้วมากกว่าและสมมาตรน้อยกว่า จะมีจุดเดือดสูงกว่าและจุดหลอมเหลวต่ำกว่า

ในกรณีของไอโซเมอร์ทางเรขาคณิตที่เป็นผลมาจากพันธะคู่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อหมู่แทนที่ทั้งสองเหมือนกัน แนวโน้มทั่วไปบางอย่างมักจะยังคงอยู่ แนวโน้มเหล่านี้สามารถอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าไดโพลของหมู่แทนที่ในไอโซเมอร์ซิสจะรวมกันเพื่อให้ได้ไดโพลโมเลกุลโดยรวม ในไอโซเมอร์ทรานส์ ไดโพลของหมู่แทนที่จะหักล้างกัน^{[ 6 ]}เนื่องจากอยู่คนละด้านของโมเลกุล ไอโซเมอ ร์ทรานส์ยังมีแนวโน้มที่จะมีความหนาแน่นต่ำกว่าไอโซเมอร์ซิสอีก ด้วย

โดยทั่วไปแล้วทรานส์อัลคีนมักมีจุดหลอมเหลว สูงกว่า และละลายได้ น้อยกว่า ในตัวทำละลายเฉื่อย เนื่องจากทรานส์อัลคีนโดยทั่วไปมีความสมมาตรมากกว่าซิสอัลคีน^{[ 7 ]}

ค่าคงที่การคู่ควบ วิซิ นัล ( ³ J _HH ) ที่วัดโดยสเปกโทรสโกปี NMRจะมีค่ามากกว่าสำหรับไอโซเมอร์ทรานส์ (ช่วง: 12–18 Hz; โดยทั่วไป: 15 Hz) มากกว่า ไอโซเมอร์ ซิส (ช่วง: 0–12 Hz; โดยทั่วไป: 8 Hz) ^{[ 8 ]}

โดยทั่วไปสำหรับระบบอะไซคลิกไอโซเมอร์ทรานส์จะมีเสถียรภาพมากกว่าไอโซเมอร์ซิส ความแตกต่างนี้เกิดจากปฏิกิริยาเชิงสเตอริก ที่ไม่เอื้ออำนวย ของหมู่แทนที่ในไอโซเมอร์ซิส ดังนั้นไอโซเมอร์ทรานส์จึงมีค่าความร้อนจากการเผาไหม้ น้อยกว่า ซึ่งบ่งชี้ถึง เสถียรภาพทางเคมีเชิง ความร้อน ที่สูงกว่า^{[ 7 ]}ในชุดข้อมูลการรวมกลุ่มความร้อนของการก่อตัว ของเบนสัน ไอโซเมอร์ ซิสมีค่าปรับเสถียรภาพ 1.10 กิโลแคลอรี/โมล ข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้มีอยู่ เช่น1,2-ไดฟลูออโรเอ ทิลี น1,2-ไดฟลูออโรไดอะซีน (FN=NF) และเอทิลีนที่ถูกแทนที่ด้วยฮาโลเจนและออกซิเจนอีกหลายชนิด ในกรณีเหล่านี้ ไอ โซเมอ ร์ซิสจะมีเสถียรภาพมากกว่าไอโซเมอร์ทรานส์^{[ 9 ]}ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าผลกระทบซิส^{[ 10 ]}

โดยหลักการแล้วไม่ควรใช้สัญลักษณ์cis – trans สำหรับแอลคีนที่มีหมู่แทนที่ต่างกันสองหมู่ขึ้นไป ควรใช้สัญลักษณ์ E – Zแทน โดยพิจารณาจากลำดับความสำคัญของหมู่แทนที่โดยใช้กฎลำดับความสำคัญของ Cahn–Ingold–Prelog (CIP) สำหรับการกำหนดโครงสร้างสัมบูรณ์ สัญลักษณ์ EและZตามมาตรฐาน IUPAC นั้นมีความชัดเจนในทุกกรณี ดังนั้นจึงมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแอลคีนที่มีหมู่แทนที่สามหรือสี่หมู่ เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนว่าหมู่ใดถูกระบุว่าเป็นcisหรือtransต่อกัน

Z (มาจากภาษาเยอรมันzusammen ) หมายถึง "ด้วยกัน" E (มาจากภาษาเยอรมันentgegen ) หมายถึง "ตรงข้าม" ในความหมายว่า "ตรงกันข้าม" กล่าวคือZมีหมู่ที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าอยู่ด้านเดียวกัน(cis ) และ Eมีหมู่ที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่า อยู่ด้านตรงข้าม (trans ) การที่โครงสร้างโมเลกุลถูกกำหนดให้เป็นEหรือZนั้นขึ้นอยู่กับกฎของ CIP โดยเลขอะตอมที่สูงกว่าจะมีลำดับความสำคัญสูงกว่า สำหรับอะตอมทั้งสองในพันธะคู่ จำเป็นต้องพิจารณาถึงลำดับความสำคัญของหมู่แทนที่แต่ละหมู่ หากหมู่แทนที่ที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าทั้งสองอยู่ด้านเดียวกัน การจัดเรียงจะเป็นแบบZหากอยู่ด้านตรงข้าม การจัดเรียงจะเป็นแบบ E

เนื่องจาก ระบบ ซิส - ทรานส์และอี - ซีเปรียบเทียบกลุ่มที่แตกต่างกันบนแอลคีน จึงไม่ถูกต้องอย่างเคร่งครัดว่าZสอดคล้องกับซิสและEสอดคล้องกับทรานส์ตัวอย่างเช่นทรานส์ -2-คลอโรบิวต์-2-อีน (หมู่เมทิลสองหมู่ C1 และ C4 บนโครงสร้างหลักของบิวต์-2-อีน อยู่ ตรงข้ามกัน) คือ ( Z )-2-คลอโรบิวต์-2-อีน (คลอรีนและ C4 อยู่ด้วยกันเพราะ C1 และ C4 อยู่ตรงข้ามกัน)

พันธะเดี่ยวแบบคลื่นเป็นวิธีมาตรฐานในการแสดงสเตอริโอเคมีที่ไม่ทราบหรือไม่ระบุ หรือส่วนผสมของไอโซเมอร์ (เช่นเดียวกับสเตอริโอเซ็นเตอร์แบบเตตระเฮดรัล) บางครั้งมีการใช้พันธะคู่แบบไขว้กัน แต่ปัจจุบันIUPAC ไม่ถือว่าเป็นรูปแบบที่ยอมรับได้สำหรับการใช้งานทั่วไป แต่อาจยังคงจำเป็นสำหรับซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์^{[ 11 ]}

ไอโซเมอริซึมแบบ ซิส - ทรานส์สามารถเกิดขึ้นได้ในสารประกอบอนินทรีย์เช่นกัน

ไดอะซีน (และไดฟอสฟีน ที่เกี่ยวข้อง ) ก็สามารถแสดง ไอโซเมอร์ แบบซิส - ทรานส์ได้เช่นกัน เช่นเดียวกับสารประกอบอินทรีย์ไอโซเมอร์แบบซิสโดยทั่วไปจะมีความไวต่อปฏิกิริยามากกว่า เนื่องจากเป็นไอโซเมอร์เพียงชนิดเดียวที่สามารถรีดิวซ์แอลคีนและแอลไคน์ให้กลายเป็นแอลเคนได้แต่ด้วยเหตุผลที่แตกต่างกัน คือ ไอโซเมอร์ แบบท รานส์ ไม่สามารถจัดเรียงไฮโดรเจนให้เหมาะสมเพื่อรีดิวซ์แอลคีนได้ แต่ ไอโซเมอร์ แบบซิสซึ่งมีรูปร่างแตกต่างกันสามารถทำได้

ทรานส์-ไดอะซีน	ซิส -ไดอะซีน

สารประกอบเชิงซ้อนที่มีรูปทรงเรขาคณิตแบบทรงแปดเหลี่ยมหรือทรงสี่เหลี่ยมแบนราบก็สามารถแสดงไอโซเมอริซึม แบบซิส-ทรานส์ ได้เช่นกัน

ตัวอย่างเช่น มีไอโซเมอร์สองชนิดของPt(NH ₃ ) ₂ Cl _{2 ที่} มีโครงสร้างระนาบสี่เหลี่ยมจัตุรัสดังที่อัลเฟรด เวอร์เนอร์ ได้อธิบายไว้ ในปี 1893 ไอโซเมอร์ซิส ซึ่งมีชื่อเต็มว่าซิส -ไดแอมมีนไดคลอโรแพลทินัม(II) ได้รับการพิสูจน์ในปี 1969 โดยบาร์เน็ตต์ โรเซนเบิร์กว่ามีฤทธิ์ต้านมะเร็ง และปัจจุบันเป็นยาเคมีบำบัดที่รู้จักกันในชื่อย่อว่าซิสแพลตินในทางตรงกันข้าม ไอโซเมอร์ ทราน ส์ ( ทรานส์แพลติน ) ไม่มีฤทธิ์ต้านมะเร็งที่มีประโยชน์ ไอโซเมอร์แต่ละชนิดสามารถสังเคราะห์ได้โดยใช้ผลของทรานส์เพื่อควบคุมว่าไอโซเมอร์ใดจะถูกผลิตขึ้น

cis -[Co(NH ₃ ) ₄ Cl ₂ ] ⁺และtrans -[Co(NH ₃ ) ₄ Cl ₂ ] ⁺

สำหรับสารประกอบเชิงซ้อนทรงแปดเหลี่ยม ที่ _มีสูตร MX₄Y₂ _จะ มีไอโซเมอร์อยู่สอง แบบ(ในที่นี้ M คืออะตอมโลหะ และ X กับ Y คือลิแกนด์ สองชนิดที่แตกต่างกัน ) ใน ไอโซเมอร์ แบบซิสลิแกนด์ Y สองตัวจะอยู่ติดกันที่มุม 90° เช่นเดียวกับอะตอมคลอรีนสองตัวที่แสดงเป็นสีเขียวในcis- [Co(NH₃ ₎ ₄Cl₂ _] ⁺ ^{ทาง ด้าน} _ซ้ายในไอ โซเมอร์ แบบทรานส์ ที่แสดงทางด้านขวา อะตอม Cl สอง ตัวจะอยู่คนละด้านของอะตอม Co ตรงกลาง

ไอโซเมอริซึมประเภทที่เกี่ยวข้องในสารประกอบเชิงซ้อน MX₃Y₃ _ทรงแปด_{เหลี่ยม}คือ ไอโซเมอริซึม แบบเฟเชียล-เมริเดียนอล (หรือfac - mer ) ซึ่งจำนวนลิแกนด์ที่อยู่แบบซิสหรือทรานส์ต่อกันนั้นแตกต่างกัน สารประกอบโลหะคาร์บอนิลสามารถระบุลักษณะเป็นfacหรือmer ได้โดย ใช้สเปกโทรสโกปีอินฟราเรด

• ไครัลลิตี้ (เคมี)
• คำอธิบาย (เคมี)
• สัญกรณ์E – Z
• ไอโซเมอร์
• ไอโซเมริซึมเชิงโครงสร้าง
• ไขมันทรานส์

• นิยามของ "สเตอริโอไอโซเมอริซึม" โดย IUPAC
• นิยามของ "ไอโซเมริซึมเชิงเรขาคณิต" โดย IUPAC
• นิยามของ " ไอโซเมอร์ ซิส - ทรานส์ " ตามระบบ IUPAC