Введение
Структурные изомеры химических соединений, которые легко взаимопревращаются. Таутомеры (/t/ɔː/t/ə/m//) – это структурные изомеры (конституционные изомеры) химических соединений, которые легко взаимопревращаются. Химическая реакция, приводящая к взаимопревращению, называется таутомеризацией. Это превращение обычно происходит в результате перемещения атома водорода внутри молекулы. Явление таутомеризации называется таутомеризмом, также известным как десмотропизмом. Таутомеризм, например, важен для понимания поведения аминокислот и нуклеиновых кислот – двух фундаментальных строительных блоков жизни. Важно не путать таутомеры с представлениями о "предельных структурах" в химическом резонансе. Таутомеры – это отдельные химические соединения, которые можно различить по различным связям между атомами, молекулярной геометрии, физико-химическим и спектроскопическим свойствам, в то время как резонансные структуры – это лишь альтернативные изображения в виде структур Льюиса (теория валентных связей) одного и того же химического соединения, истинная структура которого представляет собой квантовую суперпозицию, по сути, "среднее" идеализированных гипотетических геометрий, подразумеваемых этими резонансными структурами.
Tautomers ('/t//ɔː//t//ə//m//ɚ
/) are structural isomers (constitutional isomers) of chemical compounds that readily interconvert. The chemical reaction interconverting the two is called tautomerization. This conversion commonly results from the relocation of a hydrogen atom within the compound. The phenomenon of tautomerization is called tautomerism, also called desmotropism. Tautomerism is for example relevant to the behavior of amino acids and nucleic acids, two of the fundamental building blocks of life. Care should be taken not to confuse tautomers with depictions of "contributing structures" in chemical resonance. Tautomers are distinct chemical species that can be distinguished by their differing atomic connectivities, molecular geometries, and physicochemical and spectroscopic properties, whereas resonance forms are merely alternative Lewis structure (valence bond theory) depictions of a single chemical species, whose true structure is a quantum superposition, essentially the "average" of the idealized, hypothetical geometries implied by these resonance forms.
Примеры
[[Файл:Ацетилацетон кетоэнол таутомеризм.svg|thumb|upright=1.5|right|Кето-энольная таутомеризация обычно сильно благоприятствует кето-таутомеру, но важным исключением является случай 1,3-дикетонов, таких как ацетилацетон. Она обычно связана с полярными молекулами и ионами, содержащими функциональные группы, которые по крайней мере слабокислотны. Большинство распространенных таутомеров существуют в парах, что означает, что водород находится в одном из двух положений, и, более конкретно, наиболее распространенная форма включает в себя перемещение водорода и двойной связи: H\sX\sY\dZ < > X\dY\sZ\sH. К обычным таутомерным парам относятся: кольце-цепные таутомеры, возникающие при перемещении протона, сопровождающемся переходом от открытой структуры к циклической, например, открытоцепной и циклической формы гемиацеталя (обычно пиранозные или фуранозные формы) многих сахаров. Это отличается от прототропной таутомеризации и включает процессы с быстрой реорганизацией связывающих электронов. Парой валентных таутомеров с формулой C6H6O являются оксид бензола и оксепин. Другие примеры этого типа таутомеризма можно найти в буллвалене, а также в открытых и закрытых формах некоторых гетероциклов, таких как органические азиды и тетразолы, или мезоионный мюнхнон и ациламинокетен. Валентная таутомеризация требует изменения молекулярной геометрии и не должна путаться с каноническими резонансными структурами или мезомерами.
Ring–chain tautomers occur when the movement of the proton is accompanied by a change from an open structure to a ring, such as the open chain and cyclic hemiacetal (typically pyranose or furanose forms) of many sugars. It is distinct from prototropic tautomerism, and involves processes with rapid reorganisation of bonding electrons. A pair of valence tautomers with formula C6H6O are benzene oxide and oxepin. Other examples of this type of tautomerism can be found in bullvalene, and in open and closed forms of certain heterocycles, such as organic azides and tetrazoles, or mesoionic münchnone and acylamino ketene. Valence tautomerism requires a change in molecular geometry and should not be confused with canonical resonance structures or mesomers.
Неорганические материалы
В неорганических протяженных твердых телах валентный таутомеризм может проявляться в изменении степеней окисления и их пространственного распределения при изменении макроскопических термодинамических условий. Эти эффекты получили название упорядочения заряда или смешивания валентности для описания поведения в неорганических оксидах.
Последствия для баз данных химических веществ
Существование нескольких возможных таутомеров для отдельных химических веществ может приводить к путанице. Например, образцы 2-пиридона и 2-гидроксипиридина не существуют как отдельные выделяемые вещества: обе таутомерные формы взаимопревращаемы, и соотношение каждой из них зависит от таких факторов, как температура, растворитель и дополнительные заместители, присоединенные к основному кольцу. 2-пиридон, химический таутомер.svg.
Исторически каждая форма вещества заносилась в базы данных, такие как базы данных, поддерживаемые Службой химических рефератов (Chemical Abstracts Service), и получала отдельные регистрационные номера CAS. 2-пиридону был присвоен номер [142 08 5], а 2-гидроксипиридину – [109 10 4]. Последний теперь является "замененным" номером, так что поиск по любому из идентификаторов приводит к одной и той же записи. Возможность автоматического распознавания такого потенциального таутомеризма и обеспечение индексации всех таутомеров вместе была значительно упрощена благодаря созданию Международного химического идентификатора (InChI) и соответствующего программного обеспечения. Таким образом, стандартный InChI для любого из таутомеров: InChI=1S/C5H5NO/c7 5 3 1 2 4 6 5/h1 4H,(H,6,7).
Historically, each form of the substance was entered into databases such as those maintained by the Chemical Abstracts Service and given separate CAS Registry Numbers. 2 Pyridone was assigned [142 08 5] and 2 hydroxypyridine [109 10 4]. The latter is now a "replaced" registry number so that look up by either identifier reaches the same entry. The facility to automatically recognise such potential tautomerism and ensure that all tautomers are indexed together has been greatly facilitated by the creation of the International Chemical Identifier (InChI) and associated software. Thus the standard InChI for either tautomer is InChI=1S/C5H5NO/c7 5 3 1 2 4 6 5/h1 4H,(H,6,7).