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Como usar a seletividade da reação de manipulação de temperatura? Confira esses incríveis resultados experimentais!
Em reações químicas, a diferença entre controle termodinâmico e controle cinético determina a composição da combinação de produtos.Quando as vias de competição levam a diferentes produtos, as condições de reação afetam a seletividade e a estereosselectividade.Essa diferença é particularmente importante, especialmente quando a velocidade de geração da reação A é mais rápida que a da reação B, porque a energia de ativação da geração de A é menor que a de produzir B, mas B é um produto mais estável.Portanto, A é um produto dinâmico adequado ao controle cinético, enquanto B é um produto termodinâmico adequado para controle termodinâmico.As condições da reação, como temperatura, pressão ou solvente, determinarão qual a via da reação é mais vantajosa.
"A escolha do controle cinético ou do controle termodinâmico afetará a composição do produto final, pois esses caminhos de reação competitiva levarão a resultados diferentes."
Em alguns casos, a vantagem do controle termodinâmico depende do estado de equilíbrio da reação.Em particular, quando os produtos cinéticos se formam mais rapidamente durante o tempo de reação, o progresso inicial da reação pode causar desequilíbrio na formação dessas reações devido a reações rápidas.O controle termodinâmico requer que a reação possa atingir um estado de equilíbrio antes que possa produzir produtos estáveis termodinâmicos.
Aplicação na reação de Diels-Alder
A reação de Diels-Alder é um exemplo clássico de uma reação química que pode produzir dois produtos isômeros sob diferentes condições.À temperatura ambiente, o controle da reação cinética predomina e os isômeros endo mais instáveis se tornam o principal produto de reação.No entanto, quando a temperatura sobe para 81 ° C e dura um período mais longo, o equilíbrio químico pode tender a um isômero exo termodinamicamente mais estável 1.
Além disso, foi alcançado um exemplo completo de controle de reação cinética e termodinâmica na reação combinada de Diels-Alder de bisardieno com hexafluoro-2-butyne ou dimetilacetileno dicarboxilato descoberto em 2018.A reação em baixas temperaturas mostrou seletividade química e pinça completamente formada- [4+2] cicloadduct, mas o domingo foi formado especialmente a altas temperaturas.Esses resultados não apenas demonstram o papel crítico da temperatura, mas também revelam a complexidade de diferentes vias competindo com diferentes estabilidade."Em baixa temperatura, a reação produz principalmente um aduto ciclizado [4+2] expandido, enquanto em altas temperaturas, a formação de adutos de cadeia é observada."
Efeitos na química de cetona e enol
No processo de prótons de íons negativos enol, o produto cinético é enol, enquanto o produto termodinâmico é cetona ou aldeído.Na desprotonação de cetonas assimétricas, o produto cinético é o enol do α-h mais detonado por prótons, enquanto o produto termodinâmico possui um grupo Enol mais altamente substituído.Quando a baixa temperatura e a estrutura grande alcalis forem usadas, a seletividade cinética será aumentada.Esse processo reflete como controlar o produto usando condições de reação.
"O controle termodinâmico ainda é uma estratégia possível, mesmo que a reação esteja em um estado de controle cinético."
Na reação de adição de eletroaffinidade, a temperatura também afeta a seleção do produto.Quando a reação do ácido hidrobrômico e o 1,3-butadieno subiram acima da temperatura ambiente, a maioria deles produz a termodinâmica mais estável 1,4 aducto 1-bromo-2-buteno, mas se a temperatura for reduzida abaixo da temperatura ambiente, o 1,2 aduto cinético 3-1-1-buteno for preferido.
Características do controle da reação
Em princípio, cada reação é um continuum entre controle cinético puro e controle termodinâmico puro.Esses termos dependem de uma temperatura e faixa de tempo específicos.Quando a temperatura é baixa e o tempo de reação é curto, a reação está próxima do controle cinético puro.Para um período de tempo suficiente, cada reação acaba se aproximando do controle termodinâmico puro.Em suma, o produto principal da reação é o mais fácil de gerar, e o controle termodinâmico exige que a reação alcance um equilíbrio entre reversibilidade e produto.No controle da reação cinética, uma ou duas reações avançadas levam a uma taxa de possíveis produtos significativamente mais rápida que a taxa de equilíbrio químico.
"As características da reação refletem o profundo efeito da temperatura e do tempo na seletividade."
Finalmente, pode -se dizer que o uso da seletividade da reação de manipulação de temperatura é uma ferramenta química poderosa.Ao ajustar as condições de reação, os cientistas podem não apenas afetar a taxa de reação, mas também manipular os produtos gerados.À medida que nossa compreensão desses processos se aprofunda, a que novas descobertas podem ser levadas a experimentos futuros?
