Таутомер - Tautomer

Два таутомера аминокислоты: (1) нейтральный и (2) цвиттерионный формы.

Таутомеры (/ˈтɔːтəмər/)^[1] находятся структурные изомеры (конституционные изомеры) химические соединения которые легко преобразуются.^[2]^[3]^[4]^[5] Эта реакция обычно приводит к перемещению протон. Таутомерия, например, имеет отношение к поведению аминокислот и нуклеиновых кислот, двух основных строительных блоков жизни.

Концепция таутомеризаций называется таутомерия. Таутомеризм еще называют десмотропизмом. В химическая реакция взаимное преобразование двух называется таутомеризация.

Следует проявлять осторожность, чтобы не путать таутомеры с изображениями «способствующих структур» в химических веществах. резонанс. Таутомеры представляют собой разные химические соединения и могут быть идентифицированы как таковые по их разным характеристикам. спектроскопический данные,^[6] тогда как резонансные структуры - это просто удобные изображения и физически не существуют.

Примеры

Некоторые примеры таутомеров

Кето-енольная таутомеризация обычно сильно способствует кето-таутомеру, но важным исключением является случай 1,3-дикетонов, таких как ацетилацетон.

Таутомеризация широко распространена в органическая химия. 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 – энол: H − O − C = C ⇌ O = C − C − H, см. кето-енольная таутомерия
енамин – я добываю: H − N − C = C ⇌ N = C − C − H
- цианамид – карбодиимид
- гуанидин - гуанидин - гуанидин: с центральным углеродом, окруженным тремя азот, группа гуанидина допускает это преобразование в трех возможных ориентациях
амид – имидовая кислота: H − N − C = O ⇌ N = C − O − H (например, последнее встречается во время нитрил гидролиз реакции)
- лактам – лактим, циклическая форма таутомерии амид-имидовой кислоты в 2-пиридон и производные структуры, такие как азотистые основания гуанин, тимин, и цитозин
имин - имин, например, во время пиридоксальфосфат катализированный ферментативный реакции
- р¹р²C (= NCHR³р⁴) ⇌ (R¹р²CHN =) CR³р⁴
нитро - aci-нитро (нитроновая кислота): RR'HC – N⁺(= O) (O^–) ⇌ RR'C = N⁺(O^–)(ОЙ)
нитрозо – оксим: H − C − N = O ⇌ C = N − O − H
кетен – Инол, 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, создавая цвиттерион вместо сдвига двойной связи: H₂N − CH₂−COOH ⇌ H₃N⁺
-CH₂−CO⁻
₂
фосфит – фосфонат: P (ИЛИ)₂(ОН) ⇌ HP (ИЛИ)₂(= O) между трехвалентным и пятивалентным фосфором.

Прототропия

Прототропия является наиболее распространенной формой таутомерии и относится к перемещению протона.^[8] Прототропная таутомерия может рассматриваться как подмножество кислотно-щелочной поведение. Прототропные таутомеры представляют собой наборы изомерных протонирование государства с такими же эмпирическая формула и всего обвинять. Таутомеризации катализированный к:^{[нужна цитата ]}

базы, включающий серию шагов: депротонирование, формирование делокализованный анион (например, энолировать ), и протонирование при другом положении аниона; и
кислоты, включающий серию шагов: протонирование, образование делокализованного катиона и депротонирование в другом положении, примыкающем к катиону).

Глюкоза могут существовать как в прямоцепочечной, так и в кольцевой форме.

Две дополнительные подкатегории таутомеризаций:

Кольцевая таутомерия - это тип прототропной таутомерии, при которой протон может занимать два или более положений гетероциклический система, например, 1ЧАС- и 3ЧАС-имидазол; 1ЧАС-, 2ЧАС- и 4ЧАС- 1,2,4-триазол; 1ЧАС- и 2ЧАС- изоиндол.^[9]^{[неосновной источник необходим ]}^{[нужен лучший источник ]}
Таутомеры кольцо-цепь возникают, когда движение протона сопровождается переходом от открытой структуры к кольцевой, такой как открытая цепь и циклический полуацеталь (обычно пираноза или же фураноза формы) многих сахаров.^[7] (Видеть Углеводы § Изомерия кольцо-прямая цепь.) Таутомерный сдвиг можно описать как H-O ⋅ C = O ⇌ O-C-O-H, где «⋅» указывает на начальное отсутствие связи.

Валентный таутомеризм

Валентный таутомеризм представляет собой 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 C₆ЧАС₆O - оксид бензола и оксепин.^[10]^[11]

Другие примеры таутомерии этого типа можно найти в буллвален, а в открытых и закрытых формах определенных гетероциклы, например, органический азиды и тетразолы,^[12] или же мезоионный Münchnone и ациламино кетен.

Таутомерия валентности требует изменения геометрии молекул, и ее не следует путать с канонической резонансные структуры или мезомеры.

Смотрите также

внешняя ссылка

СМИ, связанные с Таутомерия в Wikimedia Commons

[1] «таутомер». Оксфордские словари - английский. В архиве из оригинала от 19.02.2018.

[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 технологиях (1-е изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-33995-2.

[4] Смит МБ, March J (2001). Продвинутая органическая химия (5-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience. С. 1218–1223. ISBN 978-0-471-58589-3.

[5] Катрицки А.Р., Эльгуэро Дж. И др. (1976). Таутомерия гетероциклов. Нью-Йорк: Академическая пресса. 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. Дои:10.1021 / acs.jchemed.5b00170.

[March-7] а ^б Смит, Майкл Б .; Марш, Джерри (2007), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1

[8] ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "Таутомерия ". Дои:10.1351 / goldbook.T06252

[Balabin_2009-9] Роман Михайлович 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:2009ЖЧФ.131о4307Б. Дои:10.1063/1.3249968. PMID 20568864.^{[неосновной источник необходим ]}^{[нужен лучший источник ]}

[Gold-10] а ^б ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "валентная таутомеризация ". Дои: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. Дои:10.1002 / anie.196703851.

[12] Лакшман Махеш К., Сингх Маниш К., Пэрриш Дэймон, Балачандран Рагхаван, Дэй Билли В. (2010). «Азид-тетразольное равновесие нуклеозидов C-6 азидопурина и их реакции лигирования с алкинами». Журнал органической химии. 75 (8): 2461–2473. Дои:10.1021 / jo902342z. ЧВК 2877261. PMID 20297785.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]