Продукт (химия)
Продукты – это вещества, образующиеся в результате химических реакций . [1] В ходе химической реакции реагенты превращаются в продукты после прохождения переходного состояния с высокой энергией . Этот процесс приводит к расходованию реагентов. Это может быть спонтанная реакция или опосредованная катализаторами , которые снижают энергию переходного состояния, а также растворителями , которые обеспечивают химическую среду, необходимую для протекания реакции. В химических уравнениях продукты обычно указываются в правой части, даже в случае обратимых реакций . [2] Свойства продуктов, такие как их энергия, помогают определить некоторые характеристики химической реакции, например, является ли реакция экзергонической или эндергонической . Кроме того, свойства продукта могут облегчить экстракцию и очистку после химической реакции, особенно если продукт имеет другое состояние вещества, чем реагенты.
Спонтанная реакция
| Катализируемая реакция
|
Большая часть химических исследований сосредоточена на синтезе и характеристике полезных продуктов, а также обнаружении и удалении нежелательных продуктов. Химиков-синтетиков можно разделить на химиков-исследователей, которые разрабатывают новые химические вещества и разрабатывают новые методы синтеза химических веществ, а также на химиков-технологов , которые расширяют химическое производство и делают его более безопасным, экологически устойчивым и эффективным. [3] Другие области включают химиков натуральных продуктов , которые изолируют продукты, созданные живыми организмами, а затем характеризуют и изучают эти продукты.
Определение реакции
[ редактировать ]Продукты химической реакции влияют на несколько аспектов реакции. Если продукты имеют меньшую энергию, чем реагенты, то реакция будет выделять избыточную энергию, что делает ее экзергонической реакцией . Такие реакции термодинамически выгодны и имеют тенденцию происходить сами по себе. Однако если кинетика реакции достаточно высока, то реакция может протекать слишком медленно, чтобы ее можно было наблюдать, или даже не происходить вообще. Так обстоит дело с преобразованием алмаза в графит с более низкой энергией при атмосферном давлении. В такой реакции алмаз считается метастабильным , и его превращение в графит не наблюдается. [4] [5]
Если химическая энергия продуктов выше, чем у реагентов, то для проведения реакции потребуется энергия, и поэтому она является эндергонической реакцией. Кроме того, если продукт менее стабилен, чем реагент, то предположение Леффлера гласит, что переходное состояние будет больше напоминать продукт, чем реагент. [6] Иногда продукт достаточно существенно отличается от реагента, поэтому его можно легко очистить после реакции, например, когда продукт нерастворим и выпадает в осадок из раствора, в то время как реагенты остаются растворенными.
История
[ редактировать ]С середины девятнадцатого века химики все больше занимались синтезом химических продуктов. [7] Дисциплины, ориентированные на выделение и характеристику продуктов, такие как химики по натуральным продуктам , остаются важными для этой области, и объединение их вклада с химиками-синтетиками привело к созданию большей части структуры, через которую химия понимается сегодня. [7]
Большая часть синтетической химии связана с синтезом новых химических веществ, что происходит при разработке и создании новых лекарств, а также с открытием новых синтетических методов. Начиная с начала 2000-х годов химия процессов начала превращаться в отдельную область синтетической химии, ориентированную на расширение химического синтеза до промышленного уровня, а также на поиск способов сделать эти процессы более эффективными, безопасными и экологически ответственными. [3]
Биохимия
[ редактировать ]
В биохимии , ферменты действуют как биологические катализаторы превращая субстрат в продукт. [8] Например, продуктами фермента лактазы являются галактоза и глюкоза , которые производятся из субстрата лактозы .
- Где S — субстрат, P — продукт, а E — фермент.
Распущенность продукта
[ редактировать ]Некоторые ферменты демонстрируют форму беспорядочных связей , когда они превращают один субстрат в множество различных продуктов. Это происходит, когда реакция протекает через переходное состояние с высокой энергией , которое можно разделить на множество различных химических продуктов. [9]
Ингибирование продукта
[ редактировать ]Некоторые ферменты ингибируются , продукт их реакции связывается с ферментом и снижает его активность. [10] Это может быть важно для регуляции метаболизма как форма отрицательной обратной связи, контролирующей метаболические пути . [11] Ингибирование продукта также является важной темой в биотехнологии , поскольку преодоление этого эффекта может увеличить выход продукта. [12]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Макнот, AD; Уилкинсон, А. (2006). [продукт] Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга» . Blackwell Scientific Publications, Oxford. doi : 10.1351/goldbook . ISBN 978-0-9678550-9-7 .
- ^ Макнот, AD; Уилкинсон, А. (2006). [уравнение химической реакции] Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») . Научные публикации Блэквелла, Оксфорд. дои : 10.1351/goldbook . ISBN 978-0-9678550-9-7 .
- ^ Jump up to: а б Генри, Селия М. «РАЗРАБОТКА ЛЕКАРСТВ» . Новости химии и техники . Проверено 13 сентября 2014 г.
- ^ Макнот, AD; Уилкинсон, А. (2006). [алмаз] Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») . Научные публикации Блэквелла, Оксфорд. дои : 10.1351/goldbook . ISBN 978-0-9678550-9-7 .
- ^ Макнот, AD; Уилкинсон, А. (2006). [метастабильность] Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») . Научные публикации Блэквелла, Оксфорд. дои : 10.1351/goldbook . ISBN 978-0-9678550-9-7 .
- ^ Макнот, AD; Уилкинсон, А. (2006). [метастабильность] Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») . Научные публикации Блэквелла, Оксфорд. дои : 10.1351/goldbook . ISBN 978-0-9678550-9-7 .
- ^ Jump up to: а б Да, Брайан Дж; Лим, Венделл А. (2007). «Синтетическая биология: уроки из истории синтетической органической химии». Химическая биология природы . 3 (9): 521–525. дои : 10.1038/nchembio0907-521 . ПМИД 17710092 . S2CID 17719341 .
- ^ Корниш-Боуден, А. (2 сентября 2013 г.). «Происхождение кинетики ферментов» . Письма ФЭБС . 587 (17): 2725–30. дои : 10.1016/j.febslet.2013.06.009 . ПМИД 23791665 . S2CID 12573784 .
- ^ Ёсикуни, Ю; Феррин, TE; Кислинг, доктор юридических наук (20 апреля 2006 г.). «Предназначенная дивергентная эволюция функции фермента». Природа . 440 (7087): 1078–82. Бибкод : 2006Natur.440.1078Y . дои : 10.1038/nature04607 . ПМИД 16495946 . S2CID 4394693 .
- ^ Уолтер С., Фриден Э. (1963). «Распространенность и значение продуктов ингибирования ферментов». Адв. Энзимол. Отн. Области Мол. Биол . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. 25 : 167–274. дои : 10.1002/9780470122709.ch4 . ISBN 978-0-470-12270-9 . ПМИД 14149677 .
- ^ Хатсон, Нью-Джерси, Керби А.Л., Рэндл П.Дж., Сагден П.Х. (1979). «Регуляция пируватдегидрогеназы действием инсулина». Прог. Клин. Биол. Рез . 31 : 707–19. ПМИД 231784 .
- ^ Шугерл К., Хуббух Дж (2005). «Интегрированные биопроцессы». Курс. Мнение. Микробиол . 8 (3): 294–300. дои : 10.1016/j.mib.2005.01.002 . ПМИД 15939352 .