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De la A a la X: ¿Sabes cómo nacen los intermediarios de una reacción química en una reacción de dos pasos?
En las reacciones químicas, a menudo hay muchos procesos que no son fáciles de detectar, entre los cuales los intermediarios de las reacciones químicas desempeñan un papel clave. Se refiere a una entidad molecular intermedia producida en una reacción química secuenciada y consumida después de una determinada etapa de reacción. Estos intermedios no aparecen en la ecuación química de la reacción general, pero su presencia es crucial para comprender el proceso de reacción general.
"El intermediario de la reacción es una molécula única. Su ciclo de vida es más largo que el tiempo de vibración de la molécula, pero no es tan duradero como el producto de la reacción."
Tome una reacción imaginaria como ejemplo: cuando la reacción A + B se convierte en C + D, si la reacción general se puede dividir en dos pasos básicos, a saber, A + B → X, y luego X → C + D , entonces X es el intermedio en esta reacción. El concepto de intermediarios es importante porque no sólo afecta la formación de los productos principales, sino que también nos ayuda a comprender el mecanismo de la reacción.
Definición IUPAC
El Libro de Oro de la IUPAC define un intermedio como un compuesto formado directa o indirectamente a partir de reactivos. Su vida útil excede el tiempo de vibración molecular, pero luego reacciona más para producir el producto final de una reacción química. Esta condición de vida distingue a los verdaderos intermedios de los estados de transición, cuyas vidas están más cercanas al momento de las vibraciones moleculares.
Intermedios de reacción comunes
Carbocatión
Los carbocationes son uno de los intermediarios de reacción más comunes, especialmente en reacciones de adición de olefinas. Sirven como intermediarios en la síntesis de nuevos compuestos en muchos tipos de reacciones.
Intermedios carbocatión en adición de olefinas
En la reacción de adición de HX, el enlace π del alqueno actúa como un nucleófilo y se combina con el protón de la molécula de HX para formar un carbocatión intermedio, y luego X se combina con el átomo de carbono positivo disponible en el catión para formar el producto final.
Carbocatión en reacción de sustitución nucleofílica
En las reacciones de sustitución nucleofílica, los carbocationes participan en la reacción como intermediarios. En el mecanismo SN1, un grupo saliente se interrumpe para formar un carbocatión, que luego es atacado por un nucleófilo para formar un nuevo compuesto.
Carbaniones
Los carbaniones son moléculas orgánicas con una carga general negativa. Su fuerte nucleofilicidad les hace desempeñar un papel importante en la reacción de síntesis de extensión del esqueleto carbonado de los alquenos.
Radicales libres
Los genes libres son extremadamente reactivos debido a sus electrones desapareados. A menudo reaccionan con moléculas de carbono que contienen hidrógeno, produciendo a veces compuestos más estables.
Cloración de metano
La reacción de cloración del metano es una reacción en cadena. Durante este proceso, se producen especies reactivas en una serie de reacciones que conducen a la formación del producto final. La reacción se inicia mediante moléculas de cloro prensadas, formando una reacción en cadena sostenible.
Aplicación
Intermedios biológicos
En biología, los intermediarios de reacción contribuyen a una variedad de procesos biológicos importantes. Por ejemplo, para algunas bacterias, la metalo-β-lactamasa puede catalizar los antibióticos β-lactámicos, haciendo que las bacterias adquieran resistencia. Esto se debe precisamente a la presencia de intermediarios específicos en el proceso de reacción.
Industria de procesamiento químico
En la industria química, el término "intermedio" también puede referirse a un producto estable de una reacción, cuyo valor en sí mismo suele ser sólo como sustancia química precursora para otras industrias. Los alquenos sintetizados a partir de benceno y propileno son un ejemplo y tienen importantes aplicaciones en química.
Aunque estos intermediarios de reacción no se muestran en la ecuación de reacción, su existencia hace una contribución clave. Esto hace que la gente piense, ¿cómo afectan estos pequeños intermediarios a la dinámica de todo el proceso de reacción?
