影響化合物互變異構(gòu)的因素某些有機(jī)化合物包括兩種或多種不同結(jié)構(gòu)并能迅速達(dá)到動態(tài)平衡的現(xiàn)象，叫互變異構(gòu)現(xiàn)象。25%的已知化合物含有互變異構(gòu)，如酮-烯醇式互變異構(gòu)是最常見的互變異構(gòu)現(xiàn)象，除此還有內(nèi)酰亞胺-內(nèi)酰胺互變異構(gòu)、手性物質(zhì)的變旋光、六元環(huán)的橋式-椅式結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)變、環(huán)狀結(jié)構(gòu)-開環(huán)結(jié)構(gòu)的互變異構(gòu)等?；プ儺悩?gòu)問題關(guān)系到對有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機(jī)理及其物理化學(xué)性質(zhì)的解釋。例如β-二酮類化合物的酸性比一般的羰基化合物強(qiáng)，是由于烯-酮互變穩(wěn)定了負(fù)離子的緣故；一些重要的有機(jī)反應(yīng)，如麥克爾反應(yīng)，是通過β-二酮的烯醇式中間體過渡態(tài)進(jìn)行的；一些生物的遺傳堿基都具有多種互變異構(gòu)體，一些生物酶的催化也主要是由肽上活性殘基的互變異構(gòu)起作用的?；衔锘プ儺悩?gòu)受很多因素的影響，如溫度、溶劑、取代基等。目前，互變異構(gòu)現(xiàn)象的研究方法很多，主要有紫外光譜法、紅外光譜法、質(zhì)譜法、色譜法和核磁共振法等。1溫度對互變異構(gòu)的影響氨甲?；柰榕c硝酮化合物的反應(yīng)產(chǎn)物存在互變異構(gòu)現(xiàn)象[1]。通過1HNMR譜在不同溫度（55～—30℃）下的數(shù)據(jù)，證實(shí)：在55℃時，呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)（3）的形式；而在—30℃時，呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)（6）的形式，它們互變的中間體結(jié)構(gòu)則在55~—30℃之間隨溫度的變化而變化。隨著溫度的升高，（3）的含量不斷增加。6,8-二甲基-1,2,4-三唑并嘧啶-3-丁二酮基硫醚在溶劑中存在酮-烯醇互變異構(gòu)現(xiàn)象，隨溫度的變化的平衡常數(shù)如表1[2]。表1酮-烯醇互變異構(gòu)平衡常數(shù)和熱力學(xué)常數(shù)22℃27℃32℃37℃42℃ΔΗΔS氯仿10.84.62.21.10.51-116.7-0.38丙酮12447.518.3-144.8-0.44甲醇6.74.32.81.81.2-121.8-0.40二氯亞砜3.01.40.630.280.13-67.5-0.21從表1中可以看出，在四種溶劑中隨溫度的升高平衡常數(shù)逐漸減小，這是因為溫度升高，破壞了烯醇中分子內(nèi)的氫鍵，平衡向酮式方向移動。故升高溫度有利于平衡向酮式轉(zhuǎn)變。2取代基對互變異構(gòu)的影響20世紀(jì)中期，F(xiàn)uson等發(fā)現(xiàn)了一系列大位阻芳基取代的烯醇可以穩(wěn)定存在。又比如苯酚，由于苯環(huán)的芳香性，其酮式結(jié)構(gòu)基本上不存在。另外像1,3-二羰基化合物，α-硝基、氰基、酰基以及磺?；聂驶衔?，羰基部分也主要以烯醇形式存在?？梢?，取代基對互變異構(gòu)體的穩(wěn)定性起著非常重要的影響。在亞胺-烯胺互變異構(gòu)體系中，討論五種取代基（R=H,CH2-CH2-NH2，C6H5，NH2，OH)對體系的影響。實(shí)驗結(jié)果表明在1、3中主要以烯胺形式存在，在4、5中的占主導(dǎo)的是亞胺。根據(jù)自然鍵軌道理論分析可知，在烯胺中9位的N（N9）存在著孤對此電子，對反鍵的C3-C8有很強(qiáng)的影響力，對烯胺的穩(wěn)定性起著重要的作用，其強(qiáng)弱順序是2>3>1>4>5。同樣的，C3-C8對C4-O10也有影響，強(qiáng)弱順序是2>3>1>5>4。O10與σ*（N9-H21)形成分子內(nèi)氫鍵，這樣就在分子內(nèi)形成了一個六圓環(huán)的離域。在亞胺中同樣也有，不同的是前者N上是對稱的π鍵,后者是一個σ鍵。在4、5的取代基上是負(fù)電性原子N、O，含有孤對電子，弱化了烯胺中LP(N9)與π*（C3-C8）之間的相互作用，在亞胺中產(chǎn)生了n(O11/N11)與π*（C8=N9）之間的穩(wěn)化能。從而降低了烯胺的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了體系中亞胺的穩(wěn)定性。故1、2、3中主要以烯胺的形式存在，而在4、5中主要以亞胺形式存在[3]。郝嬌嬌、王長生通過對酮-烯醇體系的理論研究得出結(jié)論：發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移的碳原子在過渡態(tài)中采取近sp3雜化.凡是能夠穩(wěn)定該sp3軌道上的孤對電子的取代基，都將使質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的勢壘降低，使異構(gòu)化易于向烯醇式轉(zhuǎn)化[4]。3溶劑對互變異構(gòu)的影響溶劑對互變異構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在溶劑極性對互變異構(gòu)體系的相互轉(zhuǎn)化速率影響。在2-硝基環(huán)己酮中存在下列平衡[5]。其在弱堿性（吡啶）條件下在不同溶液中的總速率常數(shù)kspp、正逆反應(yīng)速率常數(shù)k1,k-1如表2。表22-硝基環(huán)己酮在不同溶劑中的速率常數(shù)Solvent10-2kssp/M-1s-110-2kssp/M-1s-110-2kssp/M-1s-1KTε環(huán)己酮0.02560.02220.003426.462.0CCl40.06430.05510.009235.972.2CHCl31.300.8550.4451.924.8CH2Cl21.890.8281.0620.788.9CH3CN-CH2Cl2(20:80)3.881.082.800.3913.7CH3CN-CH2Cl2(50:50)6.431.165.270.2221.7CH3CN-CHCl3(80:20)8.821.067.760.1428.8CH3CN-CH2Cl2(80:20)8.981.087.900.1430.7CH3CN9.601.038.570.1235.9從表中可以看出，隨著溶液極性的增大平衡逐漸向逆向進(jìn)行，即烯醇式的含量逐漸減少。溶液的溶劑效應(yīng)可以用Kamlet-Taft方程表示（C是回歸常數(shù)，a,b,c均為常數(shù)，δ2是表示結(jié)合力，TN是極性指數(shù)）由上式可知，在極性較大的溶劑中，烯醇式的比例下降。這是因為分子內(nèi)氫鍵的形成導(dǎo)致烯醇式的極性較酮式結(jié)構(gòu)的低，溶劑化增加了酮式的相對穩(wěn)定性。同時，化合物所處的狀態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）不同其異構(gòu)體的相對含量也不同。4酸堿性對互變異構(gòu)的影響溶液的pH值同樣影響著化合物的互變異構(gòu)平衡。以偶氮基杯[4]芳烴化合物為例，其存在著偶氮-醌腙互變異構(gòu)。當(dāng)pH為2~10時，隨著溶液堿性的增強(qiáng)，醌腙體在偶氮-醌腙互變異構(gòu)平衡中的比例增加；當(dāng)pH≥10時，說明此條件下幾乎全部轉(zhuǎn)變成醌腙體[6]。一般地，對于烯醇-酮互變異構(gòu)體系，在中性和堿性環(huán)境下穩(wěn)定存在的是烯醇，在鹽酸甲醇溶液中回流，烯醇轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的酮，而在堿性條件下又可以重新回到烯醇[7]。5芳香性對互變異構(gòu)的影響影響互變異構(gòu)體系的另外一個重要因素是化合物的芳香性。以下面10個雜環(huán)的烯胺酮-亞胺烯醇為例[8]。1中烯胺酮（NH）的穩(wěn)定性強(qiáng)于亞胺烯醇（OH），主要是N的質(zhì)子親和力強(qiáng)于O。而2—10中NH、OH的穩(wěn)定性強(qiáng)弱則取決于雜環(huán)的π電子數(shù)目即芳香性的強(qiáng)弱。2—10中NH的雜環(huán)π電子數(shù)分別為6、6、7、7、8、8、8、9、9，對應(yīng)的OH中的雜環(huán)π電子數(shù)目相應(yīng)的減少一個。2、3的NH具有芳香性特征，對應(yīng)的OH具有非芳香性，所以NH的穩(wěn)定性更高。同樣地，4、5中OH的穩(wěn)定性更高。在6—10中的異構(gòu)體相對穩(wěn)定性不太明顯，但是6—9中的OH異構(gòu)體的穩(wěn)定性相對于1更高。10是一個例外，OH具有反芳香性，并且兩個異構(gòu)體都不是共平面的，故其OH的穩(wěn)定性降低?？梢?，影響化合物互變異構(gòu)的因素很多，包括溫度、溶劑、取代基、pH、芳香性等。溫度升高，有利于平衡向酮式轉(zhuǎn)化；隨著溶劑極性的增大，烯醇式的含量減少；發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移的原子上連有吸電性強(qiáng)的取代基時，有利于烯醇式的生成；在堿性條件下，異構(gòu)平衡向烯醇式轉(zhuǎn)化；芳香性有利于異構(gòu)體的穩(wěn)定性。因此，在有機(jī)合成中要想得到自己想要制備的異構(gòu)體，應(yīng)從多方面考慮。參考文獻(xiàn)[1]陳建新,溫雪山.氨甲?；柰榕c硝酮的反應(yīng)及產(chǎn)物的互變異構(gòu)[J].化學(xué)學(xué)報,2009,67(14):1709-1711.[2]王明安,劉軍,任天瑞,陳馥衡,沈其豐.6,8-二甲基-1,2,4-三唑并嘧啶-3-丁二酮基硫醚酮-烯醇互變異構(gòu)平衡的1HNMR研究[J].波普學(xué)雜志,1998,15(2),169-172.[3]AnissaAmar,HaceneMeghezzi,AbdouBoucekkine,RacheddineKaoua.Haotodriveimine-enaminetautomerismofpyronicderivativesofbiologicalinterest-Atheoreticalandexperimentalstudyofsubstituentandsolventeffects[J].C.R.Chimie.,2011,14,580-587.[4]郝嬌嬌,王長生.水助酮和烯醇類化合物互變異構(gòu)反應(yīng)機(jī)理的理論研究[J].化學(xué)學(xué)報,2009,67(12):1285-1290.[5]GabriellaSiani,GuidoAngelini,PaoloDeMaria,AntonellaFontana,MarcoPierini.Solventsffecrsontheketo-enolinterconversionof2-nitrocyclohexanone[J].Org.Biomol.Chem.,2008,6,4236-4241.[6]范平,金輒,潘懿,劉光錦.偶氮基杯[4]芳烴化合物的合成及其偶氮-醌腙互變異構(gòu)性質(zhì)[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報,2009,30(4):724-727.[7]胡喬舒,席振峰.穩(wěn)定烯醇及其合成方法學(xué)[J].有機(jī)化學(xué),2008,28(11):1864-1874.[8]RomanI.Zubatyyuk,YulianM.Volove