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Come utilizzare la selettività di reazione di manipolazione della temperatura? Dai un'occhiata a questi incredibili risultati sperimentali!
Nelle reazioni chimiche, la differenza tra controllo termodinamico e controllo cinetico determina la composizione della combinazione del prodotto.Quando i percorsi di concorrenza portano a diversi prodotti, le condizioni di reazione influiscono sulla selettività e la stereoselettività.Questa differenza è particolarmente importante soprattutto quando la velocità di generazione della reazione A è più veloce di quella della reazione B, poiché l'energia di attivazione della generazione di A è inferiore a quella della produzione B, ma B è un prodotto più stabile.Pertanto, A è un prodotto dinamico adatto al controllo cinetico, mentre B è un prodotto termodinamico adatto al controllo termodinamico.Le condizioni della reazione, come temperatura, pressione o solvente, determineranno quale via di reazione è più vantaggiosa.
"La scelta del controllo cinetico o del controllo termodinamico influenzerà la composizione del prodotto finale, poiché questi percorsi di reazione competitivi portano a risultati diversi."
In alcuni casi, il vantaggio del controllo termodinamico dipende dallo stato di equilibrio della reazione.In particolare, quando i prodotti cinetici si formano più velocemente durante il tempo di reazione, il progresso iniziale della reazione può causare squilibrio nella formazione di queste reazioni dovute a reazioni rapide.Il controllo termodinamico richiede che la reazione possa raggiungere uno stato di equilibrio prima di poter produrre prodotti termodinamici stabili.
Applicazione nella reazione Diels-Alder
La reazione Diels-Alder è un classico esempio di una reazione chimica che può produrre due prodotti isomeri in condizioni diverse.A temperatura ambiente, predomina il controllo della reazione cinetica e gli isomeri endo più instabili diventano il prodotto di reazione principale.Tuttavia, quando la temperatura sale a 81 ° C e dura per un periodo di tempo più lungo, l'equilibrio chimico può tendere verso un isomero EXO 1 più stabile termodinamicamente più stabile.
"A bassa temperatura, la reazione produce principalmente un addotto ciccizzato ampliato [4+2], mentre si osserva la formazione di addotti a catena."
Inoltre, è stato ottenuto un esempio completo di controllo cinetico e termodinamico nella reazione combinata di Diels-Alder di bisardine con Hexafluoro-2-Butyne o dimetilacetilene dicarbossilato scoperto nel 2018.La reazione a basse temperature ha mostrato una selettività chimica e un cicloaddotto a pincince [4+2] completamente formato, ma il dominio è stato appositamente formato ad alte temperature.Questi risultati non solo dimostrano il ruolo critico della temperatura, ma rivelano anche la complessità di percorsi diversi in competizione con diversa stabilità.
Effetti nella chimica del chetone ed enol
Nel processo dei protoni ionici Enol negativi, il prodotto cinetico è Enol, mentre il prodotto termodinamico è chetone o aldeide.Nella deprotonazione dei chetoni asimmetrici, il prodotto cinetico è l'Enol dell'α-H deftonato più protone, mentre il prodotto termodinamico ha un gruppo ENOL più altamente sostituito.Quando vengono utilizzati alcali a bassa temperatura e a grande struttura, la selettività cinetica verrà aumentata.Questo processo riflette come controllare il prodotto usando le condizioni di reazione.
"Il controllo termodinamico è ancora una possibile strategia anche se la reazione è in uno stato di controllo cinetico."
Nella reazione di aggiunta di elettroaffinità, la temperatura influisce anche sulla selezione del prodotto.Quando la reazione di acido idrobromico e 1,3-butadiene si alza al di sopra della temperatura ambiente, la maggior parte di essi produce l'addotto 1,4 più stabile termodinamico 1,4 ADDUCT 1-BROMO-2-butene, ma se la temperatura viene abbassata al di sotto della temperatura ambiente, l'ADutto cinetico 1,2 ADDUCT 3-BROMO-1-Butene è preferito.
Caratteristiche del controllo di reazione
In linea di principio, ogni reazione è un continuum tra controllo cinetico puro e controllo termodinamico puro.Questi termini dipendono da un intervallo di temperatura e tempo specifici.Quando la temperatura è bassa e il tempo di reazione è breve, la reazione è vicina al controllo cinetico puro.Per un periodo di tempo sufficiente, ogni reazione finisce per avvicinarsi al puro controllo termodinamico.In breve, il prodotto primario della reazione è il più semplice da generare e il controllo termodinamico richiede che la reazione raggiunga un equilibrio tra reversibilità e prodotto.Nel controllo della reazione cinetica, una o due reazioni in avanti portano a una velocità di possibili prodotti significativamente più velocemente della velocità di equilibrio chimico.
"Le caratteristiche della reazione riflettono il profondo effetto della temperatura e del tempo sulla selettività."
Infine, si può dire che l'uso della selettività di reazione di manipolazione della temperatura è un potente strumento chimico.Regolando le condizioni di reazione, gli scienziati non possono solo influenzare il tasso di reazione, ma anche manipolare i prodotti generati.Man mano che la nostra comprensione di questi processi si approfondisce, a quali nuove scoperte potrebbero essere portate a esperimenti futuri?
