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Isomería cis-trans: estabilidad relativa

La rotación de un doble enlace está impedida porque implica la disrupción del solapamiento lateral de los orbitales p que forman la nube π del doble enlace. Esto tiene un coste energético mucho más alto que la rotación de un enlace sencillo.

Diagrama de rotación del doble enlace: hay que romper el enlace π (65 kcal/mol), así que los isómeros cis y trans no se interconvierten

La hidrogenación de un alqueno da lugar al alcano correspondiente, por adición de hidrógeno al doble enlace. La energía desprendida depende de la estructura del alqueno y su medida nos da la idea de su estabilidad relativa:

Calores de hidrogenación de los butenos (kcal/mol): 1-buteno −30,3; cis-2-buteno −28,6; trans-2-buteno −27,6. Estabilidad relativa: trans-2-buteno > cis-2-buteno > 1-buteno

De los tres posibles butenos, el isómero trans es el que desprende menos calor de hidrogenación y, por tanto, debe ser el más estable. El 1-buteno es el menos estable porque es al que le corresponde la reacción más exotérmica.

En general se observa que la estabilidad de un alqueno aumenta con la sustitución:

Orden de estabilidad: tetrasustituido > trisustituido > disustituido > monosustituido > etileno

Se entiende que los isómeros trans sean más estables que los correspondientes cis, porque aquellos tienen menos interacciones estéricas desestabilizantes que estos.

En el isómero cis los grupos R y R′ chocan; en el trans están alejados