烯醇、烯醇负离子与α-碳化学
酮-烯醇互变异构(keto-enol tautomerism)
/ KEE-toh EE-nol taw-TOM-er-iz-um /
一个带α-氢的分子其实是以两种快速互相转化的形式存在的。酮式就是我们熟悉的羰基:C=O,旁边是普通的 C-H。烯醇式则是它的“另一副面孔”:α-氢迁移到氧上形成 O-H(一个醇),双键滑到了两个碳之间(C=C)。'Enol' 字面意思就是 ene(烯)加 ol(醇)——一个带羟基的双键。这两种形式是互为构造异构体的互变异构体,它们不停地相互转换。
关键在于:互变异构不是共振。共振式只是电子画法不同,原子从不移动。互变异构体则是真正不同的分子——一个真实的氢原子确实从碳上移到了氧上(再移回来)。这种转化需要微量酸或碱来传递那个质子,而且发生得很快,所以通常无法把某一种互变异构体单独纯净地装瓶。对于简单的酮,平衡极度偏向酮式:任一时刻丙酮大约 99.9999% 是酮式。
尽管烯醇只是极少数,它却极其重要,因为烯醇是一个碳亲核试剂。烯醇的 C=C 在相邻氧上孤对电子的推动下,能去攻击亲电试剂——酸催化的α-卤化和酸催化的羟醛反应就是这样进行的,不需要强碱。也有些化合物反其道而行:苯酚几乎 100% 是烯醇式(它的烯醇式具有芳香性),而 1,3-二羰基化合物含有相当多的烯醇式,因为那种形式能形成氢键并发生共轭。
丙酮(酮式)CH3-CO-CH3 与它的烯醇式 CH3-C(OH)=CH2 处于平衡。而 1,3-二酮 2,4-戊二酮在气相中约 80% 是烯醇式,因为它的烯醇式有分子内氢键并发生共轭。
简单的酮几乎全是酮式;1,3-二羰基化合物含大量烯醇式。
最大的误区:酮式和烯醇式是互变异构体(不同的分子,氢原子真的移动了),而不是共振式(原子相同,只是电子重画)。把互变异构说成共振是经典的考试错误。
又称
另见