Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Аминокислота, показанная в двух различных состояниях ионизации. Во-первых, это нейтральный амин и нейтральная карбоновая кислота. Во-вторых, он имеет протонированный катион аммония и депротонированный карбоксилат-анион.
Два таутомера аминокислоты: (1) нейтральная и (2) цвиттерионная форма.

Таутомеры ( / т ɔː т ə м ər / ) [1] являются структурные изомеры (структурные изомеры) из химических соединений , которые легко взаимопревращаться. [2] [3] [4] [5] Эта реакция обычно приводит к перемещению протона . Таутомерия, например, относится к поведению аминокислот и нуклеиновых кислот, двух основных строительных блоков жизни.

Понятие таутомеризации называется таутомеризмом . Таутомеризм еще называют десмотропизмом. Химическая реакцию взаимопревращените два называют таутомеризацией .

Следует проявлять осторожность, чтобы не путать таутомеры с изображениями "структур, способствующих химическому резонансу" . Таутомеры представляют собой различные химические соединения и могут быть идентифицированы как таковые по их различным спектроскопическим данным [6], тогда как резонансные структуры являются просто удобными изображениями и физически не существуют.

Примеры [ править ]

Некоторые примеры таутомеров
Кето-енольная таутомеризация обычно сильно способствует кето-таутомеру, но важным исключением являются 1,3-дикетоны, такие как ацетилацетон .

Таутомеризация широко распространена в органической химии . Обычно это связано с полярными молекулами и ионами, содержащими функциональные группы, которые, по крайней мере, являются слабокислотными. Наиболее распространенные таутомеры существуют парами, что означает, что протон расположен в одном из двух положений, и, более конкретно, наиболее распространенная форма включает водород, меняющий места с двойной связью: H − X − Y = Z ⇌ X = Y− Z − H. Общие таутомерные пары включают: [7]

  • кетон - енол : H − O − C = C ⇌ O = C − C − H, см. кето-енольная таутомерия
  • енамин - имин : H − N − C = C ⇌ N = C − C − H
    • цианамид - карбодиимид
    • гуанидин- гуанидин-гуанидин: с центральным углеродом, окруженным тремя атомами азота , гуанидиновая группа позволяет это преобразование в трех возможных ориентациях
  • амид - имидовая кислота : H − N − C = O ⇌ N = C − O − H (например, последний встречается во время реакций гидролиза нитрила )
    • лактам - лактим , циклическая форма таутомерии амид-имидовой кислоты в 2-пиридоне и производные структуры, такие как нуклеотидные основания гуанин , тимин и цитозин
  • имин - имин, например, во время ферментативных реакций, катализируемых пиридоксальфосфатом
    • R 1 R 2 C (= NCHR 3 R 4 ) ⇌ (R 1 R 2 CHN =) CR 3 R 4
  • нитро - аци- нитро (нитроновая кислота): RR'HC – N + (= O) (O - ) ⇌ RR'C = N + (O - ) (OH)
  • нитрозо - оксим : H − C − N = O ⇌ C = N − O − H
  • кетен - янол , который включает тройную связь: H − C = C = O ⇌ C≡C − O − H
  • аминокислота - карбоксилат аммония, который относится к строительным блокам белков. Это сдвигает протон более чем на два атома, создавая цвиттерион, а не сдвигая двойную связь: H 2 N-CH 2 -COOH ⇌ H 3 N+
    -CH 2 -CO-
    2
  • фосфита - фосфонат : P (OR) 2 (ОН) ⇌ HP (OR) 2 (= O) между трехвалентный и пятивалентным фосфором.

Прототропия [ править ]

Прототропия является наиболее распространенной формой таутомерии и относится к перемещению протона. [8] Прототропная таутомерия может рассматриваться как подмножество кислотно-основного поведения. Прототропные таутомеры представляют собой наборы изомерных состояний протонирования с той же эмпирической формулой и общим зарядом . Таутомеризация катализируется : [ необходима цитата ]

  • основания , включающие серию стадий: депротонирование, образование делокализованного аниона (например, енолята ) и протонирование в другом положении аниона; и
  • кислоты , включающие серию стадий: протонирование, образование делокализованного катиона и депротонирование в другом положении, примыкающем к катиону).
Глюкоза может существовать как в линейной, так и в кольцевой форме.

Две дополнительные подкатегории таутомеризаций:

  • Кольцевая таутомерия представляет собой тип прототропной таутомерии, в которой протон может занимать два или более положений гетероциклической системы, например 1 H - и 3 H - имидазол ; 1 H -, 2 H - и 4 H - 1,2,4-триазол ; 1 H - и 2 H - изоиндол . [9] [ требуется неосновной источник ] [ нужен более качественный источник ]
  • Таутомеры кольцо-цепь возникают, когда движение протона сопровождается переходом от открытой структуры к кольцевой, такой как открытая цепь и циклический полуацеталь (обычно формы пиранозы или фуранозы ) многих сахаров. [7] (См. Углеводы § Изомерия прямой цепи кольца ). Таутомерный сдвиг можно описать как H-O ⋅ C = O ⇌ O-C-O-H, где «» указывает на начальное отсутствие связи.

Таутомерия Валентности [ править ]

Валентная таутомерия - это тип таутомерии, при которой одинарные и / или двойные связи быстро образуются и разрываются без миграции атомов или групп. [10] Он отличается от прототропной таутомерии и включает процессы с быстрой реорганизацией связывающих электронов.

Оксепин-оксид бензола равновесие

Пара валентных таутомеров с формулой C 6 H 6 O представляет собой оксид бензола и оксепин . [10] [11]

Другие примеры такого типа таутомерии могут быть найдены в bullvalene , так и в открытых и закрытых формах некоторых гетероцикл , такие как органические азиды и тетразолы , [12] или мезоионный münchnone и ациламиных кетены.

Валентная таутомерия требует изменения геометрии молекул, и ее не следует путать с каноническими резонансными структурами или мезомерами.

См. Также [ править ]

  • Флюсионная молекула
  • Фавипиравир

Ссылки [ править ]

  1. ^ "таутомер" . Оксфордские словари - английские . Архивировано 19 февраля 2018 года.
  2. ↑ Антонов Л (2013). Таутомерия: методы и теории (1-е изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-33294-6.
  3. ↑ Антонов Л (2016). Таутомерия: концепции и приложения в науке и технике (1-е изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-33995-2.
  4. Перейти ↑ Smith MB, March J (2001). Продвинутая органическая химия (5-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience . С. 1218–1223. ISBN 978-0-471-58589-3.
  5. ^ Katritzky AR , Elguero J и др. (1976). Таутомерия гетероциклов . Нью-Йорк: Academic Press . ISBN 978-0-12-020651-3.
  6. ^ Смит, Кайл Т .; Янг, Шерри К.; ДеБласио, Джеймс У .; Хаманн, Кристиан С. (27 января 2016 г.). «Измерение структурных и электронных эффектов на кето-енольное равновесие в 1,3-дикарбонильных соединениях». Журнал химического образования . 93 (4): 790–794. DOI : 10.1021 / acs.jchemed.5b00170 .
  7. ^ a b Смит, Майкл Б .; Март, Джерри (2007), Расширенная органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
  8. ^ IUPAC , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Таутомерия ». DOI : 10,1351 / goldbook.T06252
  9. ^ Роман М. Балабин (2009). «Таутомерное равновесие и водородные сдвиги в тетразоле и триазолах: анализ фокусных точек и ab initio предел». J. Chem. Phys. 131 (15): 154307. Bibcode : 2009JChPh.131o4307B . DOI : 10.1063 / 1.3249968 . PMID 20568864 .  [необходим неосновной источник ] [ нужен лучший источник ]
  10. ^ a b ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « валентная таутомеризация ». DOI : 10,1351 / goldbook.V06591.html
  11. ↑ Э. Фогель и Х. Гюнтер (1967). «Таутомерия валентности оксида бензола-оксепина». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 6 (5): 385–401. DOI : 10.1002 / anie.196703851 .
  12. ^ Lakshman Махеш К. Сингх Маниш К., Пэрриш Дэймон, Balachandran Raghavan, день Билли W. (2010). «Азид-тетразол равновесия нуклеозидов C-6 азидопурина и их реакции лигирования с алкинами» . Журнал органической химии . 75 (8): 2461–2473. DOI : 10.1021 / jo902342z . PMC 2877261 . PMID 20297785 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с таутомеризмом на Викискладе?