互變異構體

互變異構體

互變異構是某些有機化合物的結構在兩種官能團異構體間產生平衡互相轉換的現象，相應的異構體則稱為互變異構體。大多數互變異構都涉及氫原子或質子的轉移，以及單鍵向雙鍵的轉變。互變異構體在平衡中的分布與具體的因素有關，包括溫度、溶劑和pH值等。

互變異構可被以下因素催化：

• 鹼——去質子化 → 生成離域的陰離子，如烯醇負離子 → 發生在相鄰位置的質子化
• 酸——質子化 → 生成離域的陽離子 → 發生在相鄰位置的去質子化

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。
• 內酰胺 - 內酰亞胺，雜環中的酰胺-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。

• 質子轉移互變異構（Prototropic tautomerism）可以看作酸鹼反應的一種，涉及質子的轉移。
  • 環內互變異構（Intra-annular tautomerism）是質子轉移互變異構的一種，其中質子可以占雜環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-鏈互變異構（Ring-chain tautomerism）也是質子轉移互變異構的一種，還伴隨有化合物鏈狀結構與環狀結構的轉化，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化合物中存在的鏈狀-環狀互變，如疊氮化物 - 四唑。價互變異構體與共振結構和內消旋化合物不同，涉及化合物的分子結構是不同的。

參考資料

1. Smith, M. B.; March, J. Advanced Organic Chemistry, 5th ed., Wiley Interscience, New York, 2001; pp 1218-1223. ISBN 0-471-58589-0
2. Alan R. Katritzky, A.R.; Elguero, J. et al. The Tautomerism of heterocycles, Academic Press, New York, 1976, ISBN 0-12-020651-X