Language
Country/Area
No result found
Làm thế nào để sử dụng độ chọn lọc phản ứng thao tác nhiệt độ? Kiểm tra các kết quả thử nghiệm tuyệt vời này!
Trong các phản ứng hóa học, sự khác biệt giữa kiểm soát nhiệt động và kiểm soát động học xác định thành phần của sự kết hợp sản phẩm.Khi các con đường cạnh tranh dẫn đến các sản phẩm khác nhau, các điều kiện phản ứng ảnh hưởng đến tính chọn lọc và tính lập thể.Sự khác biệt này đặc biệt quan trọng, đặc biệt là khi tốc độ tạo phản ứng A nhanh hơn so với phản ứng B, bởi vì năng lượng kích hoạt của việc tạo A thấp hơn so với sản xuất B, nhưng B là một sản phẩm ổn định hơn.Do đó, A là một sản phẩm động phù hợp cho việc điều khiển động học, trong khi B là một sản phẩm nhiệt động phù hợp để kiểm soát nhiệt động.Các điều kiện của phản ứng, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất hoặc dung môi, sẽ xác định con đường phản ứng nào có lợi hơn.
"Việc lựa chọn kiểm soát động học hoặc kiểm soát nhiệt động sẽ ảnh hưởng đến thành phần của sản phẩm cuối cùng, vì các đường phản ứng cạnh tranh này dẫn đến các kết quả khác nhau."
Trong một số trường hợp, lợi thế của điều khiển nhiệt động phụ thuộc vào trạng thái cân bằng của phản ứng.Cụ thể, khi các sản phẩm động học hình thành nhanh hơn trong thời gian phản ứng, tiến trình ban đầu của phản ứng có thể gây mất cân bằng trong việc hình thành các phản ứng này do các phản ứng nhanh chóng.Kiểm soát nhiệt động lực yêu cầu phản ứng có thể đạt đến trạng thái cân bằng trước khi nó có thể tạo ra các sản phẩm ổn định nhiệt động.
Ứng dụng trong phản ứng Diels-Alder
Phản ứng Diels-Alder là một ví dụ kinh điển về phản ứng hóa học có thể tạo ra hai sản phẩm đồng phân trong các điều kiện khác nhau.Ở nhiệt độ phòng, kiểm soát phản ứng động học chiếm ưu thế và các đồng phân endo không ổn định hơn trở thành sản phẩm phản ứng chính.Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng lên 81 ° C và kéo dài trong một thời gian dài hơn, trạng thái cân bằng hóa học có thể có xu hướng hướng tới một đồng phân Exo 1 ổn định về mặt nhiệt động.
"Ở nhiệt độ thấp, phản ứng chủ yếu tạo ra một chất gây nghiện được mở rộng [4+2], trong khi ở nhiệt độ cao, sự hình thành của các chất phụ gia được quan sát thấy."
Ngoài ra, một ví dụ hoàn chỉnh về kiểm soát phản ứng động học và nhiệt động lực học đã đạt được trong phản ứng diels-alder kết hợp của bisarldiene với hexafluoro-2-butyne hoặc dimethylacetylen dicarboxylate được phát hiện vào năm 2018.Phản ứng ở nhiệt độ thấp cho thấy tính chọn lọc hóa học và hình thành hoàn toàn gọng kìm- [4+2], nhưng Dominoadduct được hình thành đặc biệt ở nhiệt độ cao.Những kết quả này không chỉ chứng minh vai trò quan trọng của nhiệt độ, mà còn cho thấy sự phức tạp của các con đường khác nhau cạnh tranh với sự ổn định khác nhau.
Tác dụng trong hóa học ketone và enol
Trong quá trình các proton ion âm enol, sản phẩm động học là enol, trong khi sản phẩm nhiệt động là ketone hoặc aldehyd.Trong quá trình khử của ketone không đối xứng, sản phẩm động học là enol từ α-H được phát hiện nhiều nhất, trong khi sản phẩm nhiệt động có một nhóm enol được thay thế cao hơn.Khi nhiệt độ thấp và cấu trúc lớn kiềm được sử dụng, tính chọn lọc động học sẽ được tăng lên.Quá trình này phản ánh cách kiểm soát sản phẩm bằng các điều kiện phản ứng.
"Kiểm soát nhiệt động lực vẫn là một chiến lược có thể ngay cả khi phản ứng ở trạng thái điều khiển động học."
Trong phản ứng bổ sung điện hóa, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến lựa chọn sản phẩm.Khi phản ứng của axit hydrobromic và 1,3-butadien tăng lên trên nhiệt độ phòng, hầu hết chúng tạo ra nhiệt động lực học ổn định hơn 1,4 bổ sung 1-bromo-2-butene, nhưng nếu nhiệt độ được hạ xuống dưới nhiệt độ phòng, động học 1,2 bổ sung 3-bromo-1-butene được ưu tiên.
Đặc điểm của kiểm soát phản ứng
Về nguyên tắc, mỗi phản ứng là một sự liên tục giữa điều khiển động học thuần túy và điều khiển nhiệt động nguyên chất.Các thuật ngữ này phụ thuộc vào một phạm vi nhiệt độ và thời gian cụ thể.Khi nhiệt độ thấp và thời gian phản ứng ngắn, phản ứng gần với điều khiển động học tinh khiết.Trong một khung thời gian đủ dài, mỗi phản ứng cuối cùng lại tiếp cận điều khiển nhiệt động thuần.Nói tóm lại, sản phẩm chính của phản ứng là dễ tạo nhất và kiểm soát nhiệt động lực học đòi hỏi phản ứng đạt được sự cân bằng giữa khả năng đảo ngược và sản phẩm.Trong kiểm soát phản ứng động học, một hoặc hai phản ứng chuyển tiếp dẫn đến tốc độ của các sản phẩm có thể nhanh hơn đáng kể so với tốc độ cân bằng hóa học.
"Các đặc điểm của phản ứng phản ánh ảnh hưởng sâu sắc của nhiệt độ và thời gian đối với tính chọn lọc."
Cuối cùng, có thể nói rằng sử dụng độ chọn lọc phản ứng thao tác nhiệt độ là một công cụ hóa học mạnh mẽ.Bằng cách điều chỉnh các điều kiện phản ứng, các nhà khoa học không chỉ có thể ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng mà còn thao túng các sản phẩm được tạo ra.Khi sự hiểu biết của chúng tôi về các quá trình này sâu sắc hơn, những khám phá mới nào có thể được dẫn đến trong các thí nghiệm trong tương lai?
