
【化】 mobile H-tautomerism
flow; flowage; fluxion; on the move; run; stream
【医】 afflux; flow; fluxion; streaming movement
【经】 circulating; floating; flow
hydrogen
【医】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
【化】 tautomerizm
【医】 dynamic isomerism; tautomerism
流动氢互变异构(Fluxional Hydrogen Tautomerism)是化学领域描述分子内氢原子动态迁移并引发结构异构的现象。该术语中的“流动氢”指氢原子在不同原子间的快速迁移特性,而“互变异构”强调两种或多种异构体通过氢迁移达到动态平衡的过程。例如,酮-烯醇互变异构中,氢原子在羰基氧和邻近碳之间迁移,形成酮式和烯醇式的共存体系。
这种现象的机制涉及质子转移及分子轨道重组。根据《美国化学会志》研究,氢键网络和溶剂极性可显著影响互变异构平衡常数。流动氢互变异构在药物设计(如核苷类似物稳定性优化)和超分子化学(动态共价键构建)中具有关键作用。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将其归类为“价互变异构”的子类,强调氢迁移引发的电子结构变化。
引用来源:
流动氢互变异构(mobile H-tautomerism)是有机化学中描述分子内氢原子(通常为质子)在不同原子间快速迁移,并伴随结构异构体动态平衡的现象。其核心特征和原理如下:
质子迁移与结构转换
分子中活泼的α-氢(如羰基α位氢)在酸/碱催化下发生可逆转移,导致官能团结构改变。例如酮式-烯醇式互变中,质子从羰基氧迁移到相邻碳形成烯醇结构。
动态平衡体系
互变异构体共存于同一体系,通过双键位置和质子分布的变化实现快速互变。例如乙酰乙酸乙酯的酮式与烯醇式比例约为99:1,但两者可瞬间转换。
酮-烯醇互变
$$text{CH}_3text{COCH}_2text{COOR} rightleftharpoons text{CH}_3text{C(OH)}=CHtext{COOR}$$
此过程中,羰基α-H转移到氧原子形成烯醇羟基,同时双键位置移动。
杂环化合物
如嘧啶、嘌呤等含氮杂环中,质子在不同氮原子间的迁移也会形成互变异构体,影响分子性质。
该现象在药物设计(如抗癌药物结构优化)和生物分子(如核酸碱基互变异构)研究中具有重要应用价值。
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