화학 반응에는 감지하기 어려운 과정이 많은 경우가 많으며, 그 중에서 화학 반응 중간체가 중요한 역할을 합니다. 이는 일련의 화학 반응에서 생성되어 특정 반응 단계 후에 소비되는 중간 분자 실체를 의미합니다. 이러한 중간체는 전체 반응의 화학 반응식에는 나타나지 않지만, 이들의 존재는 전체 반응 과정을 이해하는 데 중요합니다.
"반응 중간체는 독특한 분자입니다. 그 수명주기는 분자의 진동 시간보다 길지만 반응 생성물만큼 내구성은 떨어집니다."
가상의 반응을 예로 들어보겠습니다. A + B 반응이 C + D로 전환될 때 전체 반응이 두 가지 기본 단계, 즉 A + B → X, X → C + D로 나눌 수 있다면 , X는 이 반응의 중간체입니다. 중간체의 개념은 주요 생성물의 형성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 반응 메커니즘을 이해하는 데에도 도움이 되기 때문에 중요합니다.
IUPAC 골든 북(Golden Book)은 중간체를 반응물로부터 직접 또는 간접적으로 형성된 화합물로 정의합니다. 그 수명은 분자 진동 시간을 초과하지만 더 반응하여 화학 반응의 최종 생성물을 생성합니다. 이 수명 조건은 수명이 분자 진동 시간에 더 가까운 전이 상태와 실제 중간체를 구별합니다.
탄소 양이온은 특히 올레핀 첨가 반응에서 가장 일반적인 반응 중간체 중 하나입니다. 이들은 다양한 유형의 반응에서 새로운 화합물을 합성할 때 중간체 역할을 합니다.
HX 첨가 반응에서는 알켄의 π 결합이 친핵체로 작용하여 HX 분자의 양성자와 결합하여 탄소 양이온 중간체를 형성한 다음, X가 양이온의 이용 가능한 양성 탄소 원자와 결합하여 HX 분자의 양성자와 결합하여 최종 제품.
친핵성 치환 반응에서는 탄수화물 양이온이 중간체로 반응에 참여합니다. SN1 메커니즘에서는 이탈기가 중단되어 탄수화물 양이온을 형성한 다음 친핵체의 공격을 받아 새로운 화합물을 형성합니다.
카바니온은 전체적으로 음전하를 띠는 유기 분자로, 강한 친핵성으로 인해 알켄의 탄소 골격을 확장하는 합성 반응에서 중요한 역할을 합니다.
자유 유전자는 짝을 이루지 않은 전자로 인해 반응성이 매우 높습니다. 그들은 종종 수소를 함유한 탄소 분자와 반응하여 때로는 더 안정적인 화합물을 생성합니다.
메탄염소화 반응은 연쇄반응입니다. 이 과정에서 일련의 반응을 통해 반응성 종이 생성되어 최종 제품이 형성됩니다. 이 반응은 압축된 염소 분자에 의해 시작되어 지속 가능한 연쇄 반응을 형성합니다.
생물학에서 반응 중간체는 다양한 중요한 생물학적 과정에 기여합니다. 예를 들어, 일부 박테리아의 경우 메탈로-β-락타마제가 베타-락탐 항생제를 촉매하여 박테리아가 저항성을 갖도록 만들 수 있습니다. 이는 바로 반응 과정에서 특정 중간체가 존재하기 때문입니다.
화학 산업에서 '중간체'라는 용어는 안정적인 반응 생성물을 의미할 수도 있으며, 그 가치 자체는 종종 다른 산업의 전구체 화학 물질일 뿐입니다. 벤젠과 프로필렌에서 합성된 알켄은 한 가지 예이며 화학에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다.
이러한 반응 중간체는 반응식에 표시되지 않지만 이들의 존재가 중요한 기여를 합니다. 이로 인해 사람들은 이러한 작은 중간체가 전체 반응 과정의 역학에 어떤 영향을 미치는지 생각하게 됩니다.