Tautomeren

Tautomeren, ook wel tautomerie genoemd, verwijst naar snel onderling omkeerbare omzettingen tussen twee structureel verwante moleculen die dezelfde molecuulformule hebben. Deze omzettingen vallen onder prototrope tautomerie, waarbij een proton wordt verhuisd en de positie van een dubbele binding verschuift. De bekendste paren zijn keto–enol tautomerie, imine–enamine tautomerie en thione–thiol tautomerie; er bestaan ook amide–imidic acid tautomerie en andere paren.

Het proces verloopt via een protontransfer, veelal gefaciliteerd door zuur of base, en kan plaatsvinden in oplossing of in de bulkfase. De stappen hangen af van oplosmiddel, temperatuur en pH. In veel gevallen ligt de evenwichtspositie sterk naar één paar, maar sommige verbindingen vormen aanzienlijke hoeveelheden van beide tautomeren.

Voorbeelden: keto–enol tautomerie komt vaak voor bij carbonylverbindingen met α-hydrogen, bijvoorbeeld acetylacetone (2,4-pentanedione), dat zowel in keto- als enolvorm gevonden kan worden. Imine–enamine tautomerie speelt een rol bij systemen met imine- of enamine-functies. Thione–thiol tautomerie treedt op bij thio-verbindingen en amide–imidic acid tautomerie bij specifieke amide-systemen.

Impact en toepassingen: tautomerie beïnvloedt reactiviteit, polariteit en pKa, en kan spectroscopische signalen en reacties beïnvloeden. In organische synthese en farmaceutische chemie is kennis van de tautomerische vormen belangrijk. In biochemie kunnen tautomeren van nucleobasen en andere functionele groepen bijdragen aan baseparing en mutatiekansen.

Detectie en verschijning: de verhouding tussen tautomeren hangt af van oplosmiddel, temperatuur en pH. Vaak is één vorm dominant, maar zwakke tautomeren zijn mogelijk. Detectie gebeurt met NMR- en IR-spectroscopie, en in sommige gevallen kristallografie.