Language
Country/Area
No result found
Senjata rahasia pengendalian reaksi: Bagaimana memilih produk terkuat dalam reaksi kimia?
Dalam reaksi kimia, jenis kontrol reaksi memiliki pengaruh yang menentukan pada komposisi produk akhir. Di antara banyak jalur reaksi yang bersaing, kondisi reaksi dapat memengaruhi selektivitas dan stereoselektivitas. Dengan memahami konsep dasar kontrol reaksi termodinamik dan kinetik, para ilmuwan dapat mengidentifikasi produk dengan lebih efisien.
Kontrol termodinamik umumnya lebih menyukai produk yang stabil tetapi terbentuk perlahan, sedangkan kontrol kinetik lebih menyukai produk yang terbentuk cepat, dan pilihan di antara keduanya dipengaruhi oleh kondisi reaksi.
Ketika produk A terbentuk lebih cepat daripada produk B, tetapi produk B lebih stabil, A dianggap sebagai produk kinetik dan diutamakan dalam kontrol kinetik, sedangkan B adalah produk termodinamik dan diutamakan dalam kontrol termodinamik. Lebih bermanfaat. Kondisi reaksi, seperti suhu, tekanan atau pelarut, dapat memengaruhi jalur mana yang diprioritaskan dan karenanya memengaruhi komposisi produk akhir.
Misalnya, dalam bidang sintesis asimetris, perbedaan antara kontrol kinetik dan termodinamika sangatlah penting. Untuk sepasang enantiomer, energi bebas Gibbs mereka hampir identik dalam semua kasus yang relevan, sehingga reaksi yang dikontrol secara termodinamika harus menghasilkan campuran rasemat. Dalam kasus ini, jika reaksi katalitik dapat menghasilkan kelebihan enantiomerik bukan nol dari produk, maka reaksi tersebut setidaknya sebagian dikontrol secara kinetik.
Banyak sistem katalitik asimetris dapat menghasilkan produk yang hampir murni bahkan ketika kedua enantiomer sama-sama disukai secara termodinamika, yang menunjukkan dampak potensial dari kontrol kinetik.
Dalam reaksi Diels–Alder, reaksi siklopentadiena dengan furan menghasilkan dua produk isomerisasi. Ketika suhu reaksi berada pada suhu kamar, kontrol reaksi kinetik menjadikan isomer terminal internal yang kurang stabil sebagai produk utama, sementara pada suhu 81°C dan waktu reaksi yang lebih lama, kesetimbangan kimia dapat dicapai untuk membentuk isomer ekso yang lebih stabil secara termodinamik.
Dalam pembentukan ikatan kovalen, laju reaksi sebanding dengan stabilitas produk. Jalur reaksi yang berbeda dapat menghasilkan komposisi produk reaksi yang berbeda, dan produk mana yang akhirnya diproduksi bergantung pada penyesuaian parameter reaksi.
Faktor lingkungan seperti suhu dan waktu reaksi dapat memengaruhi selektivitas reaksi, membuat beberapa produk lebih mungkin terbentuk dalam waktu yang lebih singkat, sementara reaksi yang membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai keadaan stabil memerlukan perhatian khusus. Kondisi kontrol.
Dalam kasus efek enantiomerik dalam reaksi, rasio produk dapat berubah ketika kondisi reaksi diubah, yang menunjukkan bahwa reaksi tersebut mungkin memiliki mekanisme reversibel, yaitu, ada potensi kontrol termodinamika. .
Jika menengok ke belakang, ilmuwan pertama yang melaporkan hubungan antara kontrol kinetik dan termodinamika adalah R.B. Woodward dan Harold Baer. Mereka mempelajari reaksi antara maleat anhidrida dan Fulvena dan menunjukkan bahwa rasio produk yang lebih tinggi dapat dicapai pada waktu reaksi yang lebih lama dengan pertimbangan stabilitas produk yang tepat.
Oleh karena itu, ketika mempertimbangkan selektivitas berbagai jenis reaksi, peneliti harus mulai dari kondisi eksperimen, melakukan analisis mendalam terhadap karakteristik kinetik dan termodinamika yang diperlukan untuk reaksi tertentu, lalu memilih komposisi produk yang ideal. Hal ini juga membuat kita berpikir, untuk berbagai kondisi reaksi, prinsip apa yang harus kita terapkan ketika memilih produk untuk mencapai hasil terbaik?
