Tautomeria (zwana też dawniej desmotropią) zjawisko występowania w równowadze dwóch różnych
związków chemicznych
, posiadających tę samą liczbę, tych samych
atomów
w
cząsteczce
, ale inaczej z sobą połączonych.
Tautomery przechodzą jedne w drugie na skutek spontanicznej reakcji wewnątrzcząsteczkowej bez jakiegokolwiek udziału innych cząsteczek, choć często na tę równowagę ma wpływ środowisko - zwłaszcza
temperatura
,
pH
i
stężenie
. W chemii organicznej najczęściej spotykane rodzaje tautomerii są związane z przeskokiem atomu
wodoru
, z bardziej
elektroujemnego
atomu (
tlenu
,
azotu
,
siarki
) na atom
węgla
, lub też odwrotnie z atomu węgla na atom bardziej elektroujemny. W większości przypadków równowaga tautomeryczna jest przesunięta w stronę związku, w którym "ruchomy" atom wodoru jest związany z węglem.
Przykładem tautomerii jest np:
enolizacja
:
w trakcie której atom wodoru przeskakuje z atomu węgla na atom tlenu, na skutek czego
grupa karbonylowa
zostaje przekształcona w
grupę hydroksylową
i tworzy się podwójne
wiązanie
węgiel-węgiel. Zgodnie z zasadą, że trwalszy jest związek, w którym labilny atom wodoru znajduje się przy węglu, powstający enol występuje zazwyczaj w równowadze w znacznie mniejszym stężeniu niż wyjściowy keton.
Innym przykładem tautomerii jest równowaga
enaminowo
-
iminowa
:
w trakcie której następuje przeskok atomu wodoru z atomu
azotu
na atom węgla. Podobnie jak w przypadku enolu, forma iminowa zdecydowanie dominuje nad formą enaminową.
Kolejny przykład to
kwas fosforawy
i jego
estry
. Zarówno sam kwas, jak i jego mono- i diestry występują prawie całkowicie w formie H-fosfonianowej. Siłą napędową takiego położenia równowagi
fosforyn
-
H-fosfonian
jest zysk energetyczny z wytworzenia ugrupowania fosforylowego P=O.
Wiązanie P-H można łatwo obserwować za pomocą 31P
NMR
(charakterystyczna stała sprzężenia P-H rzędu 600 - 800 Hz). Forma fosforynowa jest zazwyczaj poniżej granicy detekcji NMR. O jej istnieniu świadczą jednak reakcje możliwe jedynie dla formy posiadającej wolną parę elektronową na atomie
fosforu
. Forma fosforynowa może też zostać ustabilizowana poprzez związanie w
kompleks
z
metalem przejściowym
, np.
platyną
[1].
Znane są również inne rodzaje tautomerii, np. amidowo-imidowa lub nitrowo-aci-nitrowa.
Przypisy
- ↑ M. T. Reetz, T. Sell, R. Goddard, Chimia 2003, 57, 290 – 292.