互變異構簡介

?指一類特殊的同分異構現(xiàn)象。其特點是含有雜原子(如氮、氧或硫原子)的兩個同分異構體，其結(jié)構差異僅在于質(zhì)子和相應的雙鍵的遷移，且這兩個異構體共存于一個平衡體系中，以相當高的速率互相變換著。酮-烯醇互變異構是較普遍的現(xiàn)象，它可以被酸或堿所催化。

互變異構可被以下因素催化:

堿--去質(zhì)子化 → 生成離域的陰離子，如烯醇負離子 → 發(fā)生在相鄰位置的質(zhì)子化酸--質(zhì)子化 → 生成離域的陽離子 → 發(fā)生在相鄰位置的去質(zhì)子

互變異構(tautomerism)

某些有機化合物的結(jié)構以兩種官能團異構體互相迅速變換而處于動態(tài)平衡的現(xiàn)象。例如，乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式的平衡混合物:

在乙酰乙酸乙酯中加入能與酮作用的足夠試劑后，乙酰乙酸乙酯將全部以酮式起反應;同樣，加入足夠量的烯醇試劑后，則能全部以烯醇式起反應。酮式中的活潑亞甲基-CH2-由于同時受兩個吸電子的羰基影響，其氫原子變得很活潑，容易作為氫離子離開，同時使活潑亞甲基的碳原子上的電子對發(fā)生共軛轉(zhuǎn)移，負電荷落在內(nèi)氧原子上。分子中的兩個羰基的親電子性能不同，酮的羰基親電性較強，氧上容易帶有負電荷，形成烯醇式結(jié)構。酮式和烯醇式迅速互相變換，互為變異構體。這兩種異構體在低溫(-78℃)時互變速率很慢，可將它們分開。此外，還有環(huán)已酮的酮式和烯醇式的互變異構現(xiàn)象等。

價互變異構:分子中某些成鍵電子重新組合產(chǎn)生的結(jié)構異構體,它包含原子的移動,但不是原子的遷移。

包括:

keto-enol tautomerism 酮-烯醇互變異構

phenol-keto tautomerism 酚-酮互變異構

imine-enamine tautomerism 亞胺-烯胺互變異構

ring-chain tautomerism 環(huán)-鏈互變異構

常見的互變異構包括:

酮 - 烯醇，例:丙酮。參見酮-烯醇互變異構。酰胺 - 亞胺酸，例:腈水解反應。內(nèi)酰胺 - 內(nèi)酰亞胺，雜環(huán)中的酰胺-亞胺酸互變異構，例:鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。烯胺 - 亞胺烯胺 - 烯胺，例:磷酸吡哆醛催化的酶反應。

質(zhì)子轉(zhuǎn)移互變異構(Prototropic tautomerism)可以看作酸堿反應的一種，涉及質(zhì)子的轉(zhuǎn)移。

環(huán)內(nèi)互變異構(Intra-annular tautomerism)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移互變異構的一種，其中質(zhì)子可以占雜環(huán)中的兩個或多個位置，例如:1H-和3H-咪唑;1H-、2H-和4H-1,2,4-三唑;1H-和2H-異吲哚。

環(huán)-鏈互變異構(Ring-chain tautomerism)也是質(zhì)子轉(zhuǎn)移互變異構的一種，還伴隨有化合物鏈狀結(jié)構與環(huán)狀結(jié)構的轉(zhuǎn)化，例如葡萄糖的醛式和吡喃式。

價互變異構(Valence tautomerism)涉及化合物成鍵電子的迅速重組，例如瞬烯以及某些雜環(huán)化合物中存在的鏈狀-環(huán)狀互變，如疊氮化物 - 四唑。價互變異構體與共振結(jié)構和內(nèi)消旋化合物不同，涉及化合物的分子結(jié)構是不同的。

疏水參數(shù)計算參考值(XlogP):2.4

氫鍵供體數(shù)量:1

氫鍵受體數(shù)量:3

互變異構體數(shù)量:4

拓撲分子極性表面積(TPSA):63.4

重原子數(shù)量:11

復雜度:154

共價鍵單元數(shù)量:1