Hur känner jag till olika typer av organiska reaktionsmekanismer?
Undersökningen av förekomsten av reaktiva mellanprodukter i reaktionsvägen för organiska reaktioner kan ge värdefull information om mekanismen för den undersökta reaktionen.
Denna artikel ger en översikt över de olika typerna av organiska reaktionsmekanismer.
- 1Organiska reaktioner kan vanligtvis fortsätta på ett av två sätt. En av dem är en samordnad reaktion som äger rum i ett steg med ett övergångstillstånd. Den andra typen av reaktioner inom organisk kemi är den icke-samordnade typen av reaktioner. Den senare typen är den dominerande typen av de flesta kemiska reaktioner. Icke-samordnade organiska reaktioner har vanligtvis mellanstrukturer som är mycket reaktiva kolarter.
- 2Observation av dessa mycket reaktiva och mycket instabila kolarter är möjlig genom speciella spektroskopiska tekniker som masspektroskopi. Uppföljningen av fragmenteringsmönster av kemiska föreningar i gasfasen med MS kan visa förekomsten av dessa reaktiva arter genom att ge deras molekylvikt som en del av spektrumet.
- 3Reaktioner som sker stegvis är vanligtvis inte specifika och ger inte en enda produkt. Å andra sidan är reaktioner som går i ett steg vanligtvis mer specifika på grund av deras samordnade natur. Exempel inkluderar SN2-reaktionen i organisk kemi som vanligtvis fortsätter i ett steg är stereospecifik och ger endast en enda produkt. Å andra sidan SN1-reaktioner som sker stegvis med mellanprodukter är inte stereospecifika och ger mer än en möjlig produkt som vanligtvis är en blandning av enantiomerer i fallet med kiral utgångsförening.
Den andra typen av reaktioner inom organisk kemi är den icke-samordnade typen av reaktioner. - 4Ämnet för reaktiva mellanprodukter i organisk kemi är ett helt ämne inom organisk kemi som undervisas på forskarnivå vid universitet som har ett starkt program inom denna vetenskapsdisciplin. Undersökningen av förekomsten av reaktiva mellanprodukter i reaktionsvägen för organiska reaktioner kan ge värdefull information om mekanismen för den undersökta reaktionen. Mekanismer för organiska reaktioner är ämnet som undersöks av fysiska organiska kemister som är specialiserade på detta studieområde.
- 5Undersökningen av mekanismerna för organiska reaktioner använder också fysiska metoder såsom kinetiska mätningar av reaktionshastigheten. Bestämningen av reaktionshastigheten huruvida första ordning eller andra ordning kan ge värdefull information om beroendet av reaktionshastigheten av koncentrationerna av reaktanterna. Även ett annat ämne som används vid undersökningen av reaktionsmekanismen kallas molekylär dynamik av kemiska reaktioner. Detta område är formellt en del av fysikalisk kemi men fysisk organisk kemi kan betraktas som en gren av fysikalisk kemi som tillämpas på organiska föreningar.
- 6Organiska föreningar har vanligtvis god termodynamisk stabilitet vilket är anmärkningsvärt om vi jämför det med föreningar med andra atomer än kol. Fragmenteringen av den organiska molekylen genom effekten av termisk energi eller ljus kan få molekylen att dissocieras i fragment. Dessa fragment är mycket instabila kolarter som har elektronisk brist så att de försöker kombinera med alla möjliga föreningar som finns i dess närområde. Denna process drivs av den energiskt gynnsamma produkten.
- 7Två huvudsakliga vanliga mellanprodukter som påträffas i många organiska reaktioner är den elektronbristande karbokationsarterna och den negativt laddade koljonen som kallas koljon. På grund av sin laddning är dessa arter instabila termodynamiskt och har en lutning att binda till andra kemiska arter för att tillfredsställa dess elektroniska instabila struktur.
- 8Mellanprodukter ses exempelvis i elektrofila aromatiska substitutionsreaktioner av bensen och dess derivat. Dessa mellanprodukter tenderar i detta fall att återställa den aromatiska strukturen hos föreningen som är mycket mer stabil än den reaktiva mellanprodukten. Även reaktioner som har komplicerade mekanismer kännetecknas också av närvaron av kemiska mellanprodukter i dess reaktionsväg. Ett exempel är bildandet av pyrrol från en amin och en diketonförening.
Den här artikeln ger en översikt över de olika typerna av organiska reaktionsmekanismer. - 9Aromatiska föreningar är ovanligt stabila ur termodynamisk synvinkel. För att en aromatisk förening ska kunna genomgå en kemisk omvandling måste det finnas en aktiv destabilisering av dess stabila struktur. Aromatiska föreningar genomgår därför inte samordnade reaktioner och har reaktiva mellanprodukter som kännetecknar mekanismen för alla aromatiska föreningar.
- 10Teoretisk modellering av kemiska transformationer kan vara mycket användbar för att bestämma om en reaktionsväg är gynnsam eller inte och om reaktionen sannolikt har mellanliggande strukturer eller inte. Detta ses mestadels baserat på deltagarnas energibalans i reaktionen utöver matchningen av symmetrin av deras gränsmolekylära orbitaler. Det bästa tillvägagångssättet för forskning inom detta område såväl som inom andra kemiska områden är att utföra forskning som involverar två aspekter, en av dem är experimentell forskning och den andra är beräkningsforskningen som kan bekräfta experimentella data.
Läs också: Hur löser jag ett projektil rörelseproblem?
