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顺式 - 反式异构，也称为几何异构或构型异构，是有机化学中使用的术语。前缀“ cis ”和“ trans ”分别来自拉丁语：“this side of”和“other side of”。在化学的背景下，顺式表明官能团位于碳链的同一侧 ，而反式表示官能团位于碳链的相对侧。顺式 - 反式异构体是立体异构体即，具有相同配方但其官能团在三维空间中旋转成不同取向的分子对。不要与E - Z异构相混淆，E - Z异构是一种绝对的立体化学描述，只能与烯烃一起使用。通常，立体异构体含有不旋转的双键，或者它们可含有环结构，其中键的旋转受到限制或阻止。顺式 和反式异构体均存在于有机分子和无机配位络合物中。顺式 和反式描述符不用于构象异构的情况，其中两种几何形式容易相互转换，例如大多数开链单键结构; 相反，将使用术语“ syn ”和“ anti ”。
IUPAC认为术语“几何异构”是“ 顺式 - 反式异构” 的过时同义词。
当取代基沿相同方向取向时，非对映异构体称为顺式，而当取代基取向为相反方向时，非对映异构体称为 反式。显示顺式 - 反式异构的小烃的实例是丁-2-烯。
脂环族化合物也可以显示顺式 - 反式异构。作为环结构的几何异构体的例子，考虑1,2-二氯环己烷：
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| 反式 -1,2-二氯环己烷 | 顺 -1,2-二氯环己烷 |
物理性质比较
顺式和反式异构体通常具有不同的物理性质。通常，异构体之间的差异源于分子形状或总偶极矩的差异。
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| 顺 -2-戊烯 | 反 -2-戊烯 |
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| 顺式 -1,2-二氯乙烯 | 反式 -1,2-二氯乙烯 |
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| 顺丁烯二酸 （马来酸） | 反式丁烯二酸 （富马酸） |
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| 油酸 | 乙二酸 |
这些差异可以非常小，例如在直链烯烃如戊-2-烯的沸点的情况下，其在顺式异构体中为37℃ ，在反式异构体中为36℃ 。[4]如果存在极性键，则顺式和反式异构体之间的差异可以更大，如在1,2-二氯乙烯中。在这种情况下，顺式异构体的沸点为60.3℃，而反式异构体的沸点为47.5℃。[5]在顺式异构体中，两个极性C-Cl 键偶极矩结合起来得到一个整体分子偶极子，因此存在分子间偶极 - 偶极力（或Keesom力），这增加了伦敦的分散力并提高了沸点。另一方面，在反式异构体中，这不会发生，因为两个C-Cl键瞬间抵消并且分子具有净零偶极子（然而它具有非零四极）。
丁烯二酸的两种异构体在性质和反应性方面具有如此大的差异，因此它们实际上具有完全不同的名称。的顺式异构体被称为马来酸和反式异构体富马酸。极性是决定相对沸点的关键，因为它会引起分子间力的增加，从而提高沸点。以相同的方式，对称性是确定相对熔点的关键，因为它允许在固态下更好地填充，即使它不改变分子的极性。其中一个例子是油酸和反油酸之间的关系; 油酸，顺式异构体，熔点为13.4°C，在室温下为液体，而反式异构体，反油酸，具有更高的熔点43°C，因为更直的反式异构体能够更紧密地包装，在室温下是固体。
因此，极性较小且更对称的反式烯烃具有较低的沸点和较高的熔点，顺式烯烃通常具有较高的极性和较低的对称性，具有较高的沸点和较低的熔点。
在几何异构体是双键的结果的情况下，特别是当两个取代基相同时，通常存在一些一般趋势。这些趋势可归因于顺式异构体中取代基的偶极子将加起来得到总分子偶极子的事实。在反式异构体中，取代基的偶极子将由于位于分子的相对侧而抵消。反式异构体的密度也往往低于其顺式对应物。
作为一般趋势，反式烯烃倾向于在惰性溶剂中具有更高的熔点和更低的溶解度，因为反式烯烃通常比顺式烯烃更对称。[6]
通过NMR光谱测量的邻近偶合常数（3 J HH）对于反式（范围：12-18Hz;典型：15Hz）比对顺式（范围：0-12Hz;典型：8Hz）异构体更大。
稳定性
通常对于非环状体系，反式异构体比顺式异构体更稳定。这通常是由于顺式异构体中取代基的不利的空间相互作用增加。因此，反式异构体具有较少的放热燃烧热，表明较高的热化学稳定性。[6]在Benson 形成热群的可加性数据集中，顺式异构体的稳定性损失为1.10 kcal / mol。存在例如该规则的例外，例如1,2-二氟乙烯，1,2-二氟二苯（FN = NF），以及其他几种卤素和氧取代的乙烯。在这些情况下，顺式异构体比反式异构体更稳定。[8]这种现象称为顺式效应。[9]
E / Z表示法
溴的CIP优先级高于氯，因此该烯烃是Z异构体主要文章：EZ表示法
用于命名烯烃异构体的顺式 - 反式体系通常应仅在双键上仅存在两个不同的取代基时使用，因此不存在关于哪些取代基相对于彼此描述的混淆。对于更复杂的情况，顺式/反式名称通常基于分子根名称中反映的最长碳链（即母体结构的标准有机命名法的延伸）。IUPAC标准名称E - Z在所有情况下都是明确的，因此对于三取代和四取代的烯烃特别有用，以避免混淆哪些组被识别为顺式或反式 对彼此。
Z（来自德国zusammen）意思是“在一起”。E（来自德国的entgegen）意味着“对立”意义上的“对立”。也就是说，ž具有较高的优先级组顺，彼此Ë具有较高的优先级组跨到对方。分子配置是否指定为E或Z由Cahn-Ingold-Prelog优先级规则确定; 更高的原子序数被赋予更高的优先级 对于双键中的两个原子中的每一个，有必要确定每个取代基的优先级。如果两个较高优先级的取代基位于同一侧，则排列为Z ; 如果在相对侧上，该布置是Ë。
因为顺式/反式和E - Z系统比较烯烃上的不同基团，所以Z对应于顺式并且E对应于反式并不严格正确。例如，反式 -2-氯丁-2-烯（两个甲基，C1和C4，在丁-2-烯骨架是反式于彼此）为（Ž）-2-氯丁-2-烯（在氯和C4在一起，因为C1和C4相反）。
无机化学
顺式 - 反式异构现象也可以在无机化合物中发生，最明显的是在二氮烯和配位化合物中。
Diazenes
二氮烯（和相关的二苯并噻吩）也可以表现出顺式/反式异构。与有机化合物一样，顺式异构体通常是两者中更具反应性的，是唯一可以将烯烃和炔烃还原为烷烃的异构体，但由于不同的原因：反式异构体不能适当地排列其氢以减少烯烃，但顺式异构体，形状不同，可以。
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| 反式二氮烯 | 顺二氮 |
协调综合体
在具有八面体或方形平面几何形状的无机配位络合物中，还存在顺式异构体，其中相似的配体更靠近在一起，反式异构体中它们进一步分开。
两种异构体复合物，顺铂和移植物
例如，有两种异构体正方形平面的Pt（NH 3）2氯2，通过如所解释阿尔弗雷德维尔纳于1893年的顺式异构体，其全名是顺式-diamminedichloroplatinum（II）中，示出在1969年由巴尼特罗森堡到具有抗肿瘤活性，现在是一种短名称顺铂所知的化疗药物。相反，反式异构体（transplatin）没有有用的抗癌活性。可以使用反式效应合成每种异构体以控制产生哪种异构体。
顺式 - [Co（NH 3）4 Cl 2 ] +和反式 - [Co（NH 3）4 Cl 2 ] +
对于式MX 4 Y 2的八面体配合物，也存在两种异构体。（这里M是金属原子，X和Y是两种不同类型的配体。）在顺式异构体中，两个Y配体在90°处彼此相邻，对于以绿色显示的两个氯原子也是如此。顺式 - [Co（NH 3）4 Cl 2 ] +，左侧。在右边所示的反式异构体中，两个Cl原子位于中心Co原子的相对侧。
八面体MX 3 Y 3配合物中的相关类型的异构是 面 - 经向（或fac / mer）异构，其中不同数量的配体彼此是顺式或反式的。金属羰基化合物可以使用红外光谱表征为“ fac ”或“ mer ” 。
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