互變異構體

互變異構（tautomerization）或互變異構化^[1]，是某些有機化合物的結構以兩種官能基同分異構體互相迅速變換而處於動態平衡的現象^[2]，屬於同分異構體之間快速的可逆性互變現象；最常見的是移動氫原子，同時伴隨着單鍵和相鄰的雙鍵的互相轉化。

常見的互變異構範例

互變異構體（tautomer）是與互變異構相應的（同分）異構體；即，因分子中某一原子在兩個位置迅速移動而產生的官能基異構體。

大多數互變異構都涉及氫原子或質子的轉移，以及單鍵向雙鍵的轉變。互變異構體在平衡中的分佈與具體的因素有關，包括溫度、溶劑和pH值等。

互變異構可被以下因素催化：

• 鹼——去質子化 → 生成離域的陰離子，如烯醇負離子 → 發生在相鄰位置的質子化
• 酸——質子化 → 生成離域的陽離子 → 發生在相鄰位置的去質子化

常見的互變異構包括：

• 酮 - 烯醇，例：丙酮。參見酮-烯醇互變異構。
• 酰胺 - 亞氨酸，例：腈水解反應。
• 內酰胺 - 內酰亞胺，雜環中的酰胺-亞氨酸互變異構，例：鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。
• 烯胺 - 亞胺
• 烯胺 - 烯胺，例：磷酸吡哆醛催化的酶反應。

• 質子轉移互變異構（Prototropic tautomerism）可以看作酸鹼反應的一種，涉及質子的轉移。
  • 環內互變異構（Intra-annular tautomerism）是質子轉移互變異構的一種，其中質子可以占雜環中的兩個或多個位置，例如：1H-和3H-咪唑；1H-、2H-和4H-1,2,4-三唑；1H-和2H-異吲哚。
  • 環-鏈互變異構（Ring-chain tautomerism）也是質子轉移互變異構的一種，還伴隨有化合物鏈狀結構與環狀結構的轉化，例如葡萄糖的醛式和吡喃式。
• 價互變異構（Valence tautomerism）涉及化合物成鍵電子的迅速重組，例如瞬烯以及某些雜環化合物中存在的鏈狀-環狀互變，如疊氮化物 - 四唑。價互變異構體與共振結構和內消旋化合物不同，涉及化合物的分子結構是不同的。

參考資料

1. Smith, M. B.; March, J. Advanced Organic Chemistry, 5th ed., Wiley Interscience, New York, 2001; pp 1218-1223. ISBN 0-471-58589-0
2. Alan R. Katritzky, A.R.; Elguero, J. et al. The Tautomerism of heterocycles, Academic Press, New York, 1976, ISBN 0-12-020651-X

1. 互变异构化. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
2. 王劍波. 互变异构. 《中國大百科全書》第三版.