基本介紹
- 中文名：互變異構現象
- 外文名：Tautomerism
- 實質：兩種異構體處在動態平衡的狀態
- 過程：一官能團改變結構成為另一官能團
- 特點：兩種異構體迅速地相互轉換
- 產物：互變異構體
成因與原理,分類,酮式-烯醇式,硝基互變異構,糖的互變異構,舉例,套用,
成因與原理
酮式-烯醇式原理
產生互變異構的原因是α-H受到雙重吸電子基的影響，變得比較活潑，能以氫離子形式轉移到羰基氧原子上形成烯醇式結構。從理論上講，凡有α-H的羰基化合物都有互變異構現象，但不同結構的羰基化合物，它的烯醇式和酮式的比例差別很大。在表1中列出了幾個化合物中烯醇式的含量，可以大略地看出結構對生成烯醇式的影響。
硝基互變異構原理
具有α-H的脂肪族硝基化合物，發生互變異物的依據是它們既能以硝基化合物進行反應，又可以溶於鹼生成互變異構體的鹽。
總之，不論是醛、酮、羧酸及其衍生物，還是硝基化合物的互變異構，都是通過烯醇式的中間體完成的，它的含量雖然很小，但許多有機反應是通過烯醇化來實現的。因此，互變異構現象對於研究反應機理是一個非常重要的問題。而糖的互變異構，是對變旋現象的最好解釋。
分類
酮式-烯醇式
在醛、酮、羧酸及其衍生物中都存在著酮-烯醇的互變異構。在酮-烯醇的互變異構中，酮α-H的氫越活潑，烯醇式存在的比例越大，此外，形成的烯醇式的穩定性與它的結構有關。例如，在乙醯乙酸乙酯中，由於亞甲基上的氫是雙重α-H，具有特殊的活潑性，很容易以質子的形式移到氧原子上；並且互變後形成的烯醇通過分子內氫鍵形成一個穩定的六元環結構使體系的能量降低，因此，烯醇式的比例比較大。
硝基互變異構
在脂肪族硝基化合物中，由於硝基強的吸電子誘導效應的影響，使α-位上的氫原子變得活發，因此也存在著與酮-烯醇類似的互變異構現象，即硝基式-假酸式，假酸式也可看作烯醇式。
糖的互變異構
D-葡萄搪由開鏈式形成半縮醛式的環狀結構後，可以得到α和β兩種構型。當α型葡萄循或β型葡萄糖溶於水，即發生變旋現象。這種變旋現象是由於α氧環式和β氧環式中間經過開鏈式形成一個互變平衡體系而引起的。
舉例
乙醯乙酸乙酯又叫β-丁酮酸乙酯，簡稱三乙，是穩定的化合物，在室溫下為無色液體，有愉快香味，微溶於水，易溶於乙醚、乙醇等有機溶劑。乙醯乙酸乙酯具有特殊的化學性質，能發生許多反應，在有機合成中是十分重要的物質。
乙醯乙酸乙酯是β-酮酸酯，除具有酮和酯的典型反應外，還能發生一些特殊的反應。例如，能使溴水褪色，說明分子中含有不飽和鍵；能和氫氰酸、亞硫酸氫鈉、苯肼、2，4--硝基苯肼等發生加成或加成消除反應，這是羰基的特殊反應；能與金屬鈉反應放出氫氣，能使溴水褪色，並能和三氯化鐵發生顏色反應，這說明分子中有烯醇式結構存在。進一步研究表明，乙醯乙酸乙酯在室溫下能形成酮式和烯醇式的互變平衡體系。
酮式和烯醇式的互變平衡體系
套用
將具有酮一烯醇互變異構體平衡的有機物質如苯甲酞丙酮加入到不同濃度的表面活性劑溶液中，當有膠束形成時，酮一烯醇互變異構體平衡將產生突變點，利用紫外吸收光譜測定酮式或烯醇式含量，就能確定該表面活性劑水溶液的臨界膠束濃度(CMC)值。
本方法著重研究了苯甲酞丙酮的濃度、測試溫度等對實驗過程的影響。最後，在不同溫度下對陽離子型十六烷基三甲基溴化銨及陰離子型十二烷基硫酸鈉的CMC值進行側定，測定結果與文獻值一致。方法簡易、準確，靈敏度高。
