Het belangrijkste verschil tussen fluxionaliteit en tautomerie is dat fluxionaliteit verwijst naar de uitwisseling van sommige of alle atomen in een molecuul, terwijl tautomerie verwijst naar de uitwisseling van protonen tussen moleculen.
Beide termen fluxionaliteit en tautomerisme verwijzen naar de uitwisseling van atomen tussen verschillende posities, zoals axiale en equatoriale posities. Als deze verschillende posities op hetzelfde molecuul liggen, is er sprake van fluxionaliteit. Maar als het atoom dat wordt verwisseld een waterstofatoom (een proton) is en een van de posities in twee verschillende moleculen zit, dan wordt het tautomerie genoemd.
Wat is Fluxionaliteit?
Fluxionaliteit verwijst naar het vermogen van een molecuul om dynamiek te ondergaan op een manier dat sommige of alle atomen in het molecuul worden uitgewisseld tussen symmetrie-equivalente posities. Bijna alle moleculen die we kennen zijn tot op zekere hoogte fluxioneel. Een goed voorbeeld zijn de bindingsrotaties die plaatsvinden in organische verbindingen.
Meestal beschouwen we een molecuul als fluxioneel als zijn spectroscopische signatuur lijnverbreding vertoont als gevolg van chemische uitwisseling. Soms kunnen we deze eigenschap van fluxionaliteit echter niet via spectroscopie detecteren vanwege de lage snelheid van uitwisseling. In dergelijke contexten kunnen we de methode van isotopische labeling gebruiken voor deze detectie.
Figuur 01: Chemische structuur van fosforpentafluoride
Een typisch molecuul dat fluxionaliteit heeft, is fosforpentafluoride. Wanneer het fluoride-NMR-spectrum wordt beschouwd, heeft het een 31P-gekoppeld doublet. Dit geeft aan dat het molecuul fluoratomen heeft in equatoriale en axiale posities en ze wisselen snel uit tijdens het proces van NMR-spectroscopie.
Wat is tautomerie?
Tautomerisme is een concept in de chemie dat het effect beschrijft van het hebben van verschillende verbindingen die in staat zijn tot onderlinge omzetting door een proton te verplaatsen. Dit effect komt het meest voor in organische verbindingen zoals aminozuren en nucleïnezuren. Het proces van deze onderlinge omzetting staat bekend als tautomerisatie, wat een soort chemische reactie is. De verplaatsing van protonen betekent hier de uitwisseling van een waterstofatoom tussen twee andere vormen van atomen. Het waterstofatoom vormt een covalente binding met het nieuwe atoom dat het waterstofatoom ontvangt. De tautomeren bestaan in evenwicht met elkaar. Ze bestaan altijd in een mengsel van twee vormen van de verbinding, omdat ze proberen een afzonderlijke tautomere vorm te bereiden.
Figuur 02: Tautomerisme in fenol
Tijdens tautomerisatie verandert het koolstofskelet van een molecuul niet. Alleen de positie van protonen en elektronen verandert. Tautomerisatie is een intramoleculair chemisch proces waarbij de ene vorm van tautomeer in een andere vorm wordt omgezet. Een bekend voorbeeld is een keto-enol-tautomerie. Het is een door zuur of base gekatalyseerde reactie. Gewoonlijk is de ketovorm van een organische verbinding stabieler, maar in sommige staten is de enolvorm stabieler dan de ketovorm.
Wat is het verschil tussen fluxionaliteit en tautomerie?
Zowel de termen fluxionaliteit als tautomerisme verwijzen naar de uitwisseling van atomen tussen verschillende posities. Het belangrijkste verschil tussen fluxionaliteit en tautomerie is dat fluxionaliteit verwijst naar de uitwisseling van sommige of alle atomen in een molecuul, terwijl de term tautomerie verwijst naar de uitwisseling van protonen tussen moleculen. Bovendien komt fluxionaliteit voor in hetzelfde molecuul, terwijl tautomerie optreedt tussen twee moleculen.
De volgende tabel vat het verschil tussen fluxionaliteit en tautomerie samen.
Samenvatting – Fluxionaliteit versus tautomerie
Zowel fluxionaliteit als tautomerisme verwijzen naar de uitwisseling van atomen tussen verschillende posities. Het belangrijkste verschil tussen fluxionaliteit en tautomerie is dat fluxionaliteit verwijst naar de uitwisseling van sommige of alle atomen in een molecuul, terwijl de term tautomerie verwijst naar de uitwisseling van protonen tussen moleculen.
