Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июль 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
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 атома водорода. Таутомерия, например, имеет отношение к поведению аминокислот и нуклеиновых кислот, двух основных строительных блоков жизни.
Концепция 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 ]
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 водород 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 смещает протон более чем на два атома, образуя 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 атома водорода. [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 ряд стадий: депротонирование, образование делокализованного аниона (например, енолята ) и протонирование в другом положении аниона; а также
- кислоты , включающие серию стадий: протонирование, образование делокализованного катиона и депротонирование в другом положении, смежном с катионом).
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] Это отличается от прототропной таутомерии и включает процессы с быстрой реорганизацией связывающих электронов.
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 ]
- Флюксионная молекула
- Фавипиравир
Ссылки [ править ]
- ^ "таутомер" . Оксфордские словари - английские . Архивировано 19 февраля 2018 года.
- ↑ Антонов Л (2013). Таутомерия: методы и теории (1-е изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-33294-6.
- ↑ Антонов Л (2016). Таутомерия: концепции и приложения в науке и технике (1-е изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-33995-2.
- Перейти ↑ Smith MB, March J (2001). Высшая органическая химия (5-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience . С. 1218–1223. ISBN 978-0-471-58589-3.
- ^ Katritzky AR , Elguero J и др. (1976). Таутомерия гетероциклов . Нью-Йорк: Academic Press . ISBN 978-0-12-020651-3.
- ^ 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 .
- ^ а б 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
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Таутомерия ». ‹См. Tfd› doi : 10.1351 / goldbook.T06252
- ↑ Роман М. Балабин (2009). «Таутомерное равновесие и водородные сдвиги в тетразоле и триазолах: анализ основных точек и предел ab initio». J. Chem. Phys. 131 (15): 154307. Bibcode : 2009JChPh.131o4307B . DOI : 10.1063 / 1.3249968 . PMID 20568864 . [необходим неосновной источник ] [ нужен лучший источник ]
- ^ a b ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « валентная таутомеризация ». ‹См. Tfd› doi : 10.1351 / goldbook.V06591.html
- ↑ 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 .
- ^ Lakshman Махеш К. Сингх Маниш К., Пэрриш Дэймон, Balachandran Raghavan, день Билли W. (2010). «Азид-тетразол равновесие 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?