thumb|upright=1.3| Aminokiselina, ilustrovana u dva različita stanja ionizacije. Prvo, ima neutralni amin i neutralnu karboksilnu kiselinu. Drugo, ima protonirani amonijski kation i deprotonirani karboksilatni anion: (1) neutralni i (2) blizni oblici. 280px|thumb|Tautomerija ‎ Tautomeri su strukturni izomeri (konstitucijski izomeri) spojevi koji se lahko međusobno pretvaraju. Hemijska reakcija međusobnog pretvaranja ova dva, naziva se tautomerizacija. Ova konverzija obično je rezultat premještanja atoma vodika unutar spoja. Fenomen tautomerizacije naziva se tautomerizam, koji se naziva i dezmotropizam. Tautomerizam je, naprimjer, relevantan za ponašanje aminokiselina i nukleinskih kiselina, dva od osnovnih građevnih blokova života.

Treba paziti da se tautomeri ne pomešaju sa prikazima „struktura koje doprinose“ u hemijskoj rezonanciji. Tautomeri su različite hemijske vrste koje se mogu razlikovati po različitim atomskim vezama, molekulskoj geometriji i fizičko-hemijskim i spektroskopskim svojstvima, dok su rezonantni oblici samo alternativni Lewisove strukture (teorija valentne veze) prikazi jedne hemijske vrste, čija se prava struktura najbolje opisuje kao "prosjek" idealizovanih, hipotetskih geometrija koje impliciraju ovi rezonantni oblici .

Primjeri thumb|upright=2|right|Neki primjeri tautomera thumb|upright=1.5|right|Keto-enol tautomerizacija obično snažno favorizuje keto tautomer, ali važan izuzetak je slučaj 1,3-diketona kao što je acetilaceton. Tautomerizacija je sveprisutna u ororganskoj hemiji. Obično se povezuje s polarnim molekulima i ionima koji sadrže funkcionalne grupe koje su barem slabo kisele. Najčešći tautomeri postoje u parovima, što znači da se vodik nalazi na jednom od dva položaja, a još preciznije, najčešći oblik uključuje vodik koji mijenja mjesta dvostrukom vezom: H−X−Y=Z ⇌ X=Y− Z−H. Uobičajeni tautomerni parovi uključuju: keton – enol: H-O-C=C ⇌ O=C-C-H, vidi keto-enol tautomerizam enamin – imin: H−N−C=C ⇌ N=C−C−H cijanamid – karbodiimid gvanidin – gvanidin – gvanidin: Sa centralnim ugljikom okruženim sa tri dušika, grupa gvanidina dozvoljava ovu transformaciju u tri moguće orijentacije, uključeno kao primjer više od dva. amid – imidna kiselina: H-N-C=O ⇌ N=C-O-H (npr. potonji se susreće tokom reakcija nitrilnih hidroliza) laktam – laktim, ciklički oblik tautomerije amid-imidne kiseline u 2-piridonu i izvedene strukture kao što su nukleobaze guanin, timin i citozin imin – imin, npr. tokom piridoksal-fosfatno kataliziranih enzimskih reakcija R1R2C(=NCHR3R4) ⇌ (R1< /sup>R2CHN=)CR3R4 nitro – aci-nitro (nitronska kiselina): RR'HC–N+(=O)(O–) ⇌ RR'C=N< sup>+(O–)(OH) nitrozo – oksim: H−C−N=O ⇌ C=N−O−H keten – inol, što uključuje trostruku vezu: H−C=C=O ⇌ C≡C−O−H aminokiselina – amonij-karboksilat, koji se odnosi na gradivne blokove proteina. Ovo pomiče proton više od dva atoma, stvarajući blizance umjesto pomicanja dvostruke veze: H2N-CH2-COOH ⇌ H3N−CH2−CO fosfit – fosfonat: P(OR)2(OH) ⇌ HP(OR)2(=O) između trovalentnih i petovalentnih fosfora.

Prototropija Prototropija je najčešći oblik tautomerizma i odnosi se na premještanje atoma vodika. Prototropska tautomerizam se može smatrati podskupom ponašanja kiselina-baza. Prototropni tautomeri su skupovi izomernih protoniranih stanja sa istom empirijskom formulom i ukupnim nabojem. Tautomerizacija katalizuje: baze, koja uključuje niz koraka: deprotonaciju, formiranje delokalizovanog aniona (npr. enolat) i protonacija na različitom položaju aniona; i kiseline, što uključuje niz koraka: protonaciju, formiranje delokalizovanog kationa i deprotonaciju na različitoj poziciji pored kationa). thumb|upright=1.2|Glukoza može postojati i u obliku ravnog lanca i u obliku prstena. Dvije posebne dalje potkategorije tautomerizacija: Anularni tautomerizam je tip prototropne tautomerije u kojoj proton može zauzeti dvije ili više pozicija heterocikličnih sistema koji se nalaze u mnogim lijekovima, naprimjer, 1H- i 3H-imidazol; 1H-, 2H- i 4H- 1,2,4-triazol; 1H- i 2H- izoindol. Tautomeri u lancu prstena nastaju kada je kretanje protona praćeno promjenom iz otvorene strukture u prsten, kao što je otvoreni lanac i ciklički hemiacetal (obično oblici piranoza ili furanoza) mnogih []šećer]]a. Tautomerni pomak može se opisati kao H-O ⋅ C=O ⇌ O-C-O-H, gdje "⋅" označava početno odsustvo veze.

Valencijski tautomerizam Valencijski tautomerizam je tip tautomerije u kojoj se jednostruke i/ili dvostruke veze brzo formiraju i raskidaju, bez migracije atoma ili grupa. Razlikuje se od prototropnog tautomerizma i uključuje procese s brzom reorganizacijom vezanih elektrona. thumb|left| Oksepin – ravnoteža benzen-oksida Par valentnih tautomera sa formulom C6H6O su benzen-oksid i oksepin.

Ostali primjeri ovog tipa tautomerizma mogu se naći u bulvalenima, te u otvorenim i zatvorenim oblicima određenih heterociklusa, kao što su organski azidi i tetrazoli, ili mezoionski münhnonski i acilamino-keten.

Valentni tautomerizam zahtijeva promjenu molekulske geometrije i ne treba ga brkati sa kanonskim rezonantnim strukturama ili mezomerima.

Neorganski materijali

U neorganskim produženim čvrstim materijama, valentni tautomerizam se može manifestovati u promjeni oksidacijskih stanja u njegovoj prostornoj distribuciji pri promjeni makroskopskih termodinamičkih uslova. Takvi efekti su nazvani uređenje naboja ili valentno miješanje kako bi opisali ponašanje u neorganskim oksidima.

Posljedice za kemijske baze podataka Postojanje više mogućih tautomera za pojedinačne hemijske supstance može dovesti do zabune. Naprimjer, uzorci 2-piridona i 2-hidroksipiridina ne postoje kao odvojeni materijali za izolaciju: dva tautomerna oblika su međusobno konvertibilna i njihov udio ovisi o faktorima kao što su temperatura, rastvarač i dodatni supstituenti pričvršćeni za glavni prsten. 2-pyridone-chemical-tautomer.svg Historijski gledano, svaki oblik supstance je unesen u baze podataka poput onih koje je održavala Chemical Abstracts Service i davali su im poseban CAS registarski broj. 2-Pyridone was assigned [142-08-5] i 2-hidroksipiridin [109-10-4]. Potonji je sada "zamijenjen" registarski broj tako da traženje po bilo kojem identifikatoru dođe do istog unosa. Mogućnost automatskog prepoznavanja takvog potencijalnog tautomerizma i osiguravanja da su svi tautomeri zajedno indeksirani uveliko je olakšano stvaranjem Internacionalni hemijski Identifikator (InChI) i povezanog softvera. Tako je standardni InChI za bilo koji tautomer InChI=1S/C5H5NO/c7-5-3-1-2-4-6-5/h1-4H,(H,6,7).

Također pogledajte Fluksiona molekula

Reference

Vanjski linkovi

Kategorija:Izomerizam