반응 중간체

화학에서, 반응 중간체 또는 중간체(mediate)는 반응 물질(또는 이전 중간체)에서 형성되어 화학 반응의 직접 관찰된 생성물을 제공하기 위해 더 반응하는 분자 실체이다.대부분의 화학반응은 단계적 반응으로 완료되기 위해 한 가지 이상의 기본적인 단계를 거칩니다.중간생성물은 최종생성물을 형성하는 마지막 것을 제외하고 이들 각 단계의 반응생성물이다.

예를 들어 다음과 같은 가상의 단계적 반응을 고려합니다.

$(\displaystyle {A + B -> C + D})$

반응에는 다음과 같은 기본 단계가 포함됩니다.

$({displaystyle {A + B -> X})$

${\displaystyle\ce {X -> C + D}}$

화학종 X는 중간체이다.

반응 중간체는 불안정한 유형의 반응 중간체로, 일반적으로 수명이 짧고 에너지가 높으며 거의 분리되지 않는다.이들은 다른 반응 중간체와 달리 수명이 짧기 때문에 제품 혼합물에 남아 있지 않습니다.

정의.

IUPAC Gold^[1] Book은 중간물질을 (직접 또는 간접적으로) 반응물로부터 형성되는 분자 진동보다 상당히 긴 수명을 가진 분자 실체(원자, 이온, 분자...)로 정의하고 화학 반응의 생성물을 (직접 또는 간접적으로) 더 많이 반응한다.수명 조건은 진하고 화학적으로 구별되는 중간체를 분자 진동에 가까운 수명인 진동 상태 또는 그러한 전이 상태와 구별한다. 따라서 중간체는 온도에서 발생하는 가용 열 에너지보다 더 큰 깊이의 잠재적 에너지 최소값에 해당한다(RT, 여기서 R, R).가스는 일정하고 T는 온도입니다.)

많은 중간체들은 수명이 짧고 반응성이 매우 높기 때문에 반응 혼합물의 농도가 낮다.화학역동학을 논할 때 항상 그렇듯이, 빠른/느린 단기/장수명과 같은 정의는 상대적이며 관련된 모든 반응의 상대 속도에 따라 달라진다.하나의 반응 메커니즘에서 수명이 짧은 종은 다른 반응 메커니즘에서 안정적이라고 간주될 수 있으며, 일부 메커니즘에서 중간체인 분자 실체는 다른 반응에서 검출, 확인, 분리 또는 반응 물질로 사용될 수 있을 정도로 안정적일 수 있다(또는 그 산물이 될 수 있다.반응 중간체는 종종 활성산소나 불안정한 이온이다.연소 반응에서 발견되는 산화기(OOH 및 OH)는 반응성이 매우 강하기 때문에 소실을 보상하기 위해 항상 높은 온도가 생성되어야 하며 그렇지 않으면 연소 반응이 중단됩니다.

필요한 반응 조건이 더 이상 우세하지 않을 때, 이러한 중간체들은 더 이상 반응하여 반응 혼합물에 남아 있지 않습니다.같은 배치에서 여러 반응이 실행되는 작업이 있습니다.예를 들어 디올의 에스테르화에서는 모노에스테르 생성물을 먼저 형성하여 분리해도 되지만 동일한 반응물 및 조건이 모노에스테르와 다이에스테르와의 제2반응을 촉진한다.이러한 "중간"의 수명은 에스테르화 반응 자체의 중간체 수명(사면체 중간체)보다 상당히 길다.

화학 가공 산업

화학산업에서 중간체라는 용어는 그 자체가 다른 산업의 전구 화학물질로서만 가치가 있는 반응의 (안정적인) 생성물을 지칭할 수도 있다.일반적인 예로는 벤젠과 프로필렌으로 만들어져 쿠멘 공정에서 아세톤과 페놀을 만드는 데 사용되는 쿠멘이 있다.쿠멘 자체는 그 자체로 가치가 비교적 적고, 일반적으로 화학 회사에서만 구입 및 판매됩니다.

예

메탄 염소 처리

메탄 염소화는 연쇄 반응이다.생성물과 반응물만 분석하면 다음과 같은 결과가 나옵니다.

${\displaystyle {CH4 + 4Cl2 ->CCL4 + 4HCl}}}$

그러나 이 반응은 우리가 최종 생성물에 도달할 때까지 4개의 불가역적인 2차 반응에서 생성되는 3개의 중간 반응물을 가지고 있다.그래서 연쇄반응이라고 하는 거야탄소만 연속해서 포함하는 종:

$(\displaystyle {CH4 -> CH3Cl -> CH2Cl2 -> CHCl3 -> CCl4}})$

반응물질: ${\displaystyle {CH\mathrm{}}_{}^{}}$4 + ${\displaystyle 4}$ ${\displaystyle {Cl\mathrm{}}_{}^{}}$2 ({$displaystyle {CH4$+ 4 $Cl2}})$

$제품$ : ${\displaystyle {CCL\mathrm{}}_{}^{}}$4 + ${\displaystyle 4}$ ${\displaystyle \text{HCl}}$({$displaystyle {CCL4$+ 4 $HCl}})$

다른 종류는 반응 중간체입니다. ${\displaystyle {CH\mathrm{}}_{}^{}}$ 3${\displaystyle {}_{}^{}}$ , ${\displaystyle {CH\mathrm{}}_{}^{}}$ ${\displaystyle {}_{}^{}{}_{}^{}}$ ${\displaystyle {Cl\mathrm{}}_{}^{}}$2 , ${\displaystyle {\text{CH}}_{}^{}}$ ${\displaystyle {Cl\mathrm{}}_{}^{}}$3 $({style {CH3Cl$,$CH2Cl2, CHCl3}$}

다음은 되돌릴 수 없는 2차 반응 세트입니다.

${\displaystyle {CH4 + Cl2-> CH3Cl + HCl}}$

$(\displaystyle {CH3Cl+Cl2->CH2Cl2+HCl})$

$(\displaystyle {CH2Cl2+Cl2->CHCl3+HCl})$

$(\displaystyle {CHCl3 + Cl2 -> CCl4 + HCl}})$

이러한 중간 종의 농도는 운동 방정식의 체계를 통합함으로써 계산될 수 있다.완전 반응은 아래에 자세히 기재된 유리기 전파 반응이다.

개시:이 반응은 열분해(가열) 또는 광분해(빛의 흡수)로 인해 분자 염소 결합이 파괴될 수 있습니다.${\$$}}}$

결합이 깨지면 반응성이 매우 높은 염소 원자가 두 개 생성됩니다.

전파:이 단계에는 두 가지 뚜렷한 반응 클래스가 있습니다.첫 번째는 염소산염기에 의해 탄소종에서 수소를 제거하는 것이다.이것은 염소 원자만이 불안정하고, 이 염소 원자들이 탄소종의 수소와 반응하기 때문에 발생합니다.그 결과 염산과 새로운 래디칼 메틸기가 형성된다.

$({displaystyle {CH3-H + Cl. -> CH3. + H-Cl})$

$({displaystyle {CH2Cl-H + Cl. -> CH2Cl. + H-Cl})$

$({displaystyle {CHCl2-H + Cl. -> CHCl2. + H-Cl}})$

$({displaystyle {CCL3-H + Cl. -> CCL3. + H-Cl}})$

이 새로운 래디칼 탄소는 이제 두 번째₂ Cl 분자와 반응합니다.그러면 염소 래디칼이 재생되고 사이클이 계속됩니다.이러한 반응은 래디칼 메틸종이 래디칼 클로로민보다 더 안정적이지만 새로 형성된 클로로메탄 종의 전반적인 안정성이 에너지 차이를 더 많이 구성하기 때문에 발생합니다.

$(\displaystyle {CH3. + Cl-Cl -> CH3Cl + Cl).}}}$

$(\displaystyle {CH2Cl. + Cl-Cl -> CH2Cl2 + Cl.}}}$

$(\displaystyle {CHCl2. + Cl-Cl -> CHCl3 + Cl.}}}$

$(\displaystyle {CCL3. + Cl-Cl -> CCl4 + Cl.}}}$

반응이 확산되는 동안, 종단 단계에서 제거되고 안정화되는 몇 가지 매우 반응성이 높은 종이 있습니다.

종료:이런 종류의 반응은 급진적인 종이 직접적으로 상호작용할 때 일어난다.종단 반응의 생성물은 일반적으로 주요 생성물 또는 중간물에 비해 매우 낮은 수율을 보인다. 왜냐하면 반응성이 높은 라디칼 종은 나머지 혼합물에 비해 상대적으로 낮은 농도에 있기 때문이다.이러한 종류의 반응은 안정적인 측면 생성물, 반응물 또는 중간체를 생성하고 연쇄 반응을 전파하는 데 사용할 수 있는 라디칼의 수를 줄임으로써 전파 반응을 늦춥니다.

다양한 종단 조합이 있습니다.예를 들어 다음과 같습니다.

에탄(부산물)으로 이어지는 C-C 결합에서 메틸 라디칼의 결합.

$(*디스플레이 스타일 {CH3} + CH3).-> CH3-CH3}}}$

클로로메탄을 형성하는 Cl라디칼과 하나의 메틸라디칼의 결합(중간체를 형성하는 다른 반응).

$(\displaystyle {CH3. + Cl. -> CH3Cl})$

염소 가스를 개질하기 위한 두 Cl 라디칼의 결합(반응물을 개질하는 반응).

$(\displaystyle {Cl. + Cl. -> Cl2}})$

「 」를 참조해 주세요.

• 활성화 복합체

레퍼런스

• Francis A. Carey; Richard J. Sundberg (1985). Advanced organic chemistry Structure and mechanisms. ISBN 978-0-306-41198-4.^{[페이지 필요]}
• March, Jerry (1985). Advanced Organic Chemistry Reactions, Mechanisms, and Structure. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-85472-2.^{[페이지 필요]}
• "Cloración del metano".
• "Write notes on consecutive reactions with example class 10 chemistry CBSE".