
【化】 mobile H-tautomerism
flow; flowage; fluxion; on the move; run; stream
【醫】 afflux; flow; fluxion; streaming movement
【經】 circulating; floating; flow
hydrogen
【醫】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
【化】 tautomerizm
【醫】 dynamic isomerism; tautomerism
流動氫互變異構(Fluxional Hydrogen Tautomerism)是化學領域描述分子内氫原子動态遷移并引發結構異構的現象。該術語中的“流動氫”指氫原子在不同原子間的快速遷移特性,而“互變異構”強調兩種或多種異構體通過氫遷移達到動态平衡的過程。例如,酮-烯醇互變異構中,氫原子在羰基氧和鄰近碳之間遷移,形成酮式和烯醇式的共存體系。
這種現象的機制涉及質子轉移及分子軌道重組。根據《美國化學會志》研究,氫鍵網絡和溶劑極性可顯著影響互變異構平衡常數。流動氫互變異構在藥物設計(如核苷類似物穩定性優化)和超分子化學(動态共價鍵構建)中具有關鍵作用。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其歸類為“價互變異構”的子類,強調氫遷移引發的電子結構變化。
引用來源:
流動氫互變異構(mobile H-tautomerism)是有機化學中描述分子内氫原子(通常為質子)在不同原子間快速遷移,并伴隨結構異構體動态平衡的現象。其核心特征和原理如下:
質子遷移與結構轉換
分子中活潑的α-氫(如羰基α位氫)在酸/堿催化下發生可逆轉移,導緻官能團結構改變。例如酮式-烯醇式互變中,質子從羰基氧遷移到相鄰碳形成烯醇結構。
動态平衡體系
互變異構體共存于同一體系,通過雙鍵位置和質子分布的變化實現快速互變。例如乙酰乙酸乙酯的酮式與烯醇式比例約為99:1,但兩者可瞬間轉換。
酮-烯醇互變
$$text{CH}_3text{COCH}_2text{COOR} rightleftharpoons text{CH}_3text{C(OH)}=CHtext{COOR}$$
此過程中,羰基α-H轉移到氧原子形成烯醇羟基,同時雙鍵位置移動。
雜環化合物
如嘧啶、嘌呤等含氮雜環中,質子在不同氮原子間的遷移也會形成互變異構體,影響分子性質。
該現象在藥物設計(如抗癌藥物結構優化)和生物分子(如核酸堿基互變異構)研究中具有重要應用價值。
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