Tautomerieën

Tautomerieën zijn chemische isomeren die elkaar kunnen omzetten door een intramoleculaire overdracht van een proton gecombineerd met een verschuiving van de positie van een dubbele binding. Het proces gebeurt bij veel verbindingen en heeft invloed op de structuur, stabiliteit en reactiviteit van het molecuul.

De meeste tautomerieën worden gecategoriseerd als prototrope tautomerie, waarbij protonen verhuizen en de dubbele binding migreert tussen twee verwante locaties. De bekendste vorm is keto–enol tautomerie, waarbij een carbonylknoop (C=O) kan veranderen in een alcoholisch COH-gedeelte met een dubbele binding op een naburige koolstof. Daarnaast bestaan imine–enamine tautomerieën (aldehyde/keton versus imine/amine vormen) en amid–imide tautomerieën. Dergelijke verschuivingen kunnen chemische eigenschappen zoals pKa, reactiviteit en bindingsspecificiteit aanzienlijk beïnvloeden.

Voorbeelden illustreren de breedte van tautomerie. Acetylaceton (pentane-2,4-dion) vertoont een stabiele enolvorm door intramoleculaire hydrogenbinding. Een ander bekend geval is de tautomerie tussen 2-pyridone en 2-hydroxypyridine, wat de kuur en werking van sommige heterocyclus beïnvloedt. In biologische systemen kan tautomerie de protonatiegraad en katalyse van enzymen beïnvloeden.

Factoren die de verhouding tussen tautomeren bepalen zijn solvent, pH, temperatuur en substituenten op de molecule. Tautomere evenwichten kunnen in oplossing als mengsels voorkomen en compliceren vaak spectroscopische waarneming en chemische reacties. Waarneming vindt plaats via NMR, IR en UV-Vis-spectroscopie en kan worden ondersteund door computationele methoden. Tautomerieën zijn daardoor van belang in chemie, farmacologie en biochemie.