[유기화학] cis-trans isomer에 대한 그림의 이해 (chemistry, isomer, cis-trans isomer, substituent, functional group, structural isomer, stereoisomer, optical stereoisomer, geometric stereoisomer, distinction, hand drawing, complexity, repetition, differentiation)

질문 요약

cis-trans isomer에 대한 그림을 설명해주실 수 있을까요? 제가 치환기를 이해하지 못해서 그림을 이해하는 것이 어렵습니다. 그림의 A, B, C, D에서 어떤 것이 치환기인지도 알고 싶습니다.

답변 요약

이성질체는 분자 안에서 작용기 방향이 다른 것을 말합니다. 이성질체는 구조 이성질체와 입체 이성질체로 나눌 수 있으며 입체 이성질체는 광학(거울상)이성질체와 기하 이성질체로 나눌 수 있습니다. 이성질체를 구분하는 것은 중요하며, 학습을 돕기 위해 직접 손으로 구조를 그려보는 것이 좋습니다. 이성질체에 대한 학습은 다소 복잡하지만, 여러번 반복하면 쉽게 구별할 수 있습니다.

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cis-trans isomer에 대한 이해

먼저 cis-trans isomer에 대한 이해를 돕기 위해, 그 기초가 되는 '이성질체'에 대해 알아보겠습니다. 이성질체란 같은 분자식을 가지지만, 분자 내에서 원자들이 서로 다른 배치를 보이는 분자를 말합니다. 즉, 분자의 종류와 수는 같지만 그 배치가 다른 상태를 말하는 것입니다.

이성질체는 크게 구조 이성질체와 입체 이성질체로 나눌 수 있습니다. 구조 이성질체는 원자들의 결합 순서가 다른 경우를 말하고, 입체 이성질체는 원자들의 결합 순서는 같지만 공간적인 배치가 다른 경우를 말합니다.

입체 이성질체는 다시 광학이성질체와 기하이성질체로 나눌 수 있습니다. 광학이성질체는 입체구조에서 비대칭 탄소가 있을 때 발생합니다. 반면, 기하이성질체는 이중결합이나 고리 형태의 분자에서 발생하며, cis-trans 이성질체는 기하이성질체의 한 예시입니다.

그림에서 A,B,C,D는 모두 치환기입니다. 치환기란 원자 또는 원자의 그룹을 말하며, 이중결합된 탄소에 결합된 원자나 원자 그룹을 의미합니다.

cis-trans isomer는 2개의 치환기를 갖고 있는 이중결합(알켄)에서 발생하는데, 이는 이중결합 때문에 탄소 원자들이 회전하지 못하고 고정된 상태이기 때문입니다. 따라서, 같은 치환기가 같은 방향에 있으면 cis 형태, 다른 방향에 있으면 trans 형태를 이룹니다.

위 그림에서 첫 번째 그림은 치환기 A와 B가 각각 다른 탄소 원자에 결합되어 있으므로, cis-trans 이성질체가 아닙니다. 반면, 두 번째 그림의 두 분자는 탄소 원자에 결합된 치환기들이 각각 다른 방향에 위치해 있어 cis-trans isomer의 관계를 가지게 됩니다.

이처럼 유기화학에서 이성질체를 이해하는 것은 중요하며, 처음에는 복잡하게 느껴질 수 있지만 여러 번 반복해서 학습하면 쉽게 이해할 수 있습니다.

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