Language
Country/Area
No result found
Từ A đến X: Bạn có biết các chất trung gian phản ứng hóa học được sinh ra như thế nào trong phản ứng hai bước không?
Trong các phản ứng hóa học thường có nhiều quá trình không dễ phát hiện, trong đó chất trung gian phản ứng hóa học đóng vai trò chủ đạo. Nó đề cập đến một thực thể phân tử trung gian được tạo ra trong một phản ứng hóa học theo trình tự và được tiêu thụ sau một giai đoạn phản ứng nhất định. Những chất trung gian này không xuất hiện trong phương trình hóa học của phản ứng tổng thể, nhưng sự hiện diện của chúng rất quan trọng để hiểu được quá trình phản ứng tổng thể.
"Chất trung gian phản ứng là một phân tử độc nhất. Vòng đời của nó dài hơn thời gian dao động của phân tử, nhưng nó không bền bằng sản phẩm phản ứng."
Lấy một phản ứng tưởng tượng làm ví dụ: khi phản ứng A + B chuyển thành C + D, nếu phản ứng tổng thể có thể chia thành hai bước cơ bản là A + B → X, sau đó X → C + D , thì X là chất trung gian trong phản ứng này. Khái niệm chất trung gian rất quan trọng vì nó không chỉ ảnh hưởng đến việc hình thành sản phẩm chính mà còn giúp chúng ta hiểu được cơ chế của phản ứng.
Định nghĩa IUPAC
Sách Vàng IUPAC định nghĩa chất trung gian là hợp chất được hình thành trực tiếp hoặc gián tiếp từ các chất phản ứng. Tuổi thọ của nó vượt quá thời gian rung động của phân tử, nhưng sau đó phản ứng sâu hơn để tạo ra sản phẩm cuối cùng của phản ứng hóa học. Điều kiện tồn tại này phân biệt các chất trung gian thực sự với các trạng thái chuyển tiếp, có thời gian sống gần với thời gian dao động phân tử hơn.
Các chất trung gian phản ứng thông thường
Cacbonat
Carbocation là một trong những chất trung gian phản ứng phổ biến nhất, đặc biệt là trong các phản ứng cộng olefin. Chúng đóng vai trò trung gian trong quá trình tổng hợp các hợp chất mới trong nhiều loại phản ứng.
Các chất trung gian carbocation trong việc bổ sung olefin
Trong phản ứng cộng HX, liên kết π của anken đóng vai trò là nucleophile và kết hợp với proton của phân tử HX để tạo thành chất trung gian carbocation, sau đó X kết hợp với nguyên tử cacbon dương sẵn có trong cation để tạo thành sản phẩm cuối cùng.
Carbocation trong phản ứng thế ái nhân
Trong các phản ứng thế ái nhân, cacbocation tham gia phản ứng với tư cách là chất trung gian. Trong cơ chế SN1, nhóm rời đi bị gián đoạn để tạo thành carbocation, sau đó nhóm này bị nucleophile tấn công để tạo thành hợp chất mới.
Cacbanion
Carbanion là các phân tử hữu cơ có điện tích âm tổng thể nên chúng có vai trò quan trọng trong phản ứng tổng hợp mở rộng khung carbon của anken.
Gốc tự do
Các gen tự do có khả năng phản ứng cực kỳ cao do các electron chưa ghép cặp của chúng. Chúng thường phản ứng với các phân tử carbon mang hydro, đôi khi tạo ra các hợp chất ổn định hơn.
Khử khí metan
Phản ứng clo hóa metan là phản ứng dây chuyền. Trong quá trình này, các chất phản ứng được tạo ra trong một loạt các phản ứng dẫn đến sự hình thành sản phẩm cuối cùng. Phản ứng được bắt đầu bằng cách ép các phân tử clo, tạo thành phản ứng dây chuyền bền vững.
Ứng dụng
Sản phẩm trung gian sinh học
Trong sinh học, các chất trung gian phản ứng góp phần vào nhiều quá trình sinh học quan trọng. Ví dụ, đối với một số vi khuẩn, metallico-β-lactamase có thể xúc tác cho kháng sinh β-lactam, khiến vi khuẩn có được tình trạng kháng thuốc. Điều này chính xác là do sự hiện diện của các chất trung gian cụ thể trong quá trình phản ứng.
Công nghiệp chế biến hóa chất
Trong công nghiệp hóa chất, thuật ngữ "trung gian" cũng có thể dùng để chỉ một sản phẩm ổn định của phản ứng, bản thân giá trị của nó thường chỉ là chất tiền chất cho các ngành công nghiệp khác. Anken được tổng hợp từ benzen và propylene là một ví dụ và có những ứng dụng quan trọng trong hóa học.
Mặc dù các chất trung gian phản ứng này không được thể hiện trong phương trình phản ứng nhưng sự tồn tại của chúng đóng góp một phần quan trọng. Điều này khiến mọi người phải suy nghĩ, những chất trung gian nhỏ này ảnh hưởng như thế nào đến động lực của toàn bộ quá trình phản ứng?
