توتومریسم کتو-انول یک مورد خاص است ایزومریسم قانون اساسی. ایزومرهای اساسی معمولاً به راحتی به هم تبدیل نمی شوند. در مقابل، بسته به ساختار مولکول کتون و حلالی که در آن وجود دارد، بسیاری از کتون ها با انول مربوطه متعادل می شوند.
کتون ها ترکیباتی با a گروه کتو، پس یکی
sp 2-اتم کربن هیبرید شده با پیوند دوگانه به اتم اکسیژن. دو جایگزین دیگر روی اتم کربن وجود دارد که با یک اتم کربن شروع می شود، یعنی حامل رادیکال های آلی (R). نام انول در حال حاضر اجازه می دهد تا در مورد ساختار نتیجه گیری شود. نام اصلی En- از یک آلکن گرفته شده است و یک گروه هیدروکسی -ol روی پیوند دوگانه وجود دارد. زیرا گروه هیدروکسی روی a
sp 2-اتم کربن هیبرید شده متصل است، انول ها الکل نیستند.
ایزومریزاسیون
توتومریسم کتو-انول را تنها زمانی می توان مشاهده کرد که به یکی از این دو متصل شود
آ- حداقل یک اتم هیدروژن به اتم های کربن کتون پیوند دارد. بنابراین هیچ توتومری کتو-انول روی بنزوفنون (دی فنیل متانون) وجود ندارد.
در ایزومریزاسیون (تصویر 1) یک پروتون از a مهاجرت می کند
آ-اتم کربن به اتم اکسیژن. در همان زمان بین اتم کربن گروه کتو سابق و این تشکیل می شود
آ-اتم کربن یک پیوند دوگانه C=C تشکیل می دهد.
چرا این واکنش صورت می گیرد؟
اتم اکسیژن گروه کتو یکی را روی اتم کربن اعمال می کند -اثر می کنم خاموش (تصویر 2). این “کشش الکترون” تا حدی به دلیل این دو است
آ-اتم های کربن و همچنین به پیوندهای CH منتقل می شوند. نتیجه قطبش پیوند CH به
آ-اتم های کربن، پیوند ضعیف می شود و اتم هیدروژن می تواند به راحتی به عنوان یک پروتون جدا شود.
گروه کتو نیز صاحب یکی است -اثر M. این اجازه می دهد تا پیوند دوگانه C=O شکسته شود و پیوند دوگانه C=C جدید تشکیل شود. اگر پروتون جدا شود، روشن می ماند
آ-اتم کربن جفت الکترون پیوند دهنده قبلی است بنابراین بار منفی دارد (تصویر 2). پروتون و کربنیون تشکیل می شوند. کاربانیون دو گزینه دارد. اگر دوباره به پروتون متصل شود، واکنش معکوس به سادگی انجام می شود. با این حال، می تواند با جفت الکترون های آزاد یک پیوند دوگانه با اتم کربن گروه کتو ایجاد کند. به دلیل اثر -M اتم اکسیژن، پیوند دوگانه C=O شکسته می شود و جفت الکترون پیوند قبلی روی اتم اکسیژن قرار می گیرد. در نتیجه، اتم اکسیژن اکنون دارای بار منفی است. این ترکیب انولات نامیده می شود. پروتون جدا شده هنوز در محلول است. هنگامی که این یک پیوند با اتم اکسیژن با بار منفی تشکیل می دهد، یک گروه هیدروکسی و در نتیجه انول تشکیل می شود.
کاتالیزورها توتومریسم کتو-انول
از آنجایی که در مرحله اول مکانیسم واکنش یک پروتون از
آ-اتم کربن جدا می شود، بازهای BRÖNSTED تشکیل انول را کاتالیز می کنند. پایه در اولین تعادل پروتون را حذف می کند. این موقعیت این تعادل را به نفع کربنیون تغییر می دهد. اسیدهای BRÖNSTED همچنین تشکیل انول را کاتالیز می کنند. پروتون به اتم اکسیژن گروه کتو حمله می کند. این یک کاتیون ایجاد می کند. بار بین اتم اکسیژن و اتم کربن گروه کتو توزیع می شود. با جدا کردن یک پروتون از a
آ-اتم کربن می تواند بلافاصله پیوند دوگانه C=C انول را تشکیل دهد.
آیا این ترکیب به صورت کتون یا انول وجود دارد؟
را موقعیت تعادل به شدت به ساختار بستگی دارد (شکل 3). پنتان 2،3 دیون 80 درصد انول است. علت آن تشکیل یک «حلقه شش عضوی» نسبتاً پایدار با کمک پیوندهای هیدروژنی است. تثبیت اضافی توسط ایزومریزاسیون ظرفیتی. کتون های ساده ترجیحا به شکل کتو هستند. همچنین لازم به ذکر است که آلدئیدها نیز در معرض توتومریزاسیون کتو-انول هستند.
تبدیل فروکتوز به گلوکز
در فرآیند متابولیک فروکتوز به گلوکز تبدیل می شود (تصویر 4). اساس این واکنش توتومریسم کتو-انول است. اندیول از فروکتوز تشکیل می شود. دو احتمال برای واکنش معکوس وجود دارد. اصلاح گروه کتو در اتم C-2 منجر به بازگشت به فروکتوز می شود. تشکیل یک گروه کربونیل در اتم C-1 باعث ایجاد گلوکز می شود. در این واکنش یک آلدهید از ساختار انول تشکیل می شود. واکنش از راه خواهد رفت آنزیم ها کاتالیز شده، آب آمفولیت به عنوان پایه عمل می کند. آب پروتون را “انتقال” می کند. برای این کار دو مولکول آب لازم است. در این واکنش، مولکول آب هم پذیرنده پروتون و هم دهنده پروتون است.
/* خطوط شکست عمدا حذف شده اند! -رابرت */ ?>