В химии разрыв связи или деление связи — это расщепление химических связей . Это можно в общем случае назвать диссоциацией , когда молекула расщепляется на два или более фрагментов. [1]
В целом , существует две классификации разрыва связи: гомолитический и гетеролитический , в зависимости от природы процесса. Триплетная и синглетная энергии возбуждения сигма-связи могут быть использованы для определения того, будет ли связь следовать гомолитическому или гетеролитическому пути. [2] Сигма-связь металл-металл является исключением, поскольку энергия возбуждения связи чрезвычайно высока, поэтому ее нельзя использовать для целей наблюдения. [2]
В некоторых случаях разрыв связи требует катализаторов . Из-за высокой энергии диссоциации связи C −H , около 100 ккал/моль (420 кДж/моль), требуется большое количество энергии для отщепления атома водорода от углерода и связывания другого атома с углеродом. [3]
_V.1.svg/1280px-Homolysis_(Chemistry)_V.1.svg.png)
При гомолитическом расщеплении, или гомолизе , два электрона в расщепленной ковалентной связи делятся поровну между продуктами. Этот процесс также известен как гомолитическое расщепление или радикальное расщепление . Энергия диссоциации связи — это количество энергии, необходимое для гомолитического расщепления связи. Это изменение энтальпии является одной из мер прочности связи .
Энергия триплетного возбуждения сигма-связи – это энергия, необходимая для гомолитической диссоциации, но фактическая энергия возбуждения может быть выше энергии диссоциации связи из-за отталкивания между электронами в триплетном состоянии . [2]
.svg/1280px-Heterolysis_(chemistry).svg.png)
При гетеролитическом расщеплении, или гетеролизе , связь разрывается таким образом, что изначально общая пара электронов остается с одним из фрагментов. Таким образом, фрагмент получает электрон, имея оба связывающих электрона, в то время как другой фрагмент теряет электрон. [4] Этот процесс также известен как ионное деление.
Энергия синглетного возбуждения сигма-связи — это энергия, необходимая для гетеролитической диссоциации, но фактическая энергия синглетного возбуждения может быть ниже энергии диссоциации связи гетеролиза из-за кулоновского притяжения между двумя ионными фрагментами. [2] Энергия синглетного возбуждения сигма-связи кремний-кремний ниже, чем сигма-связи углерод-углерод, хотя прочность их связей составляет 80 кДж/моль и 70 кДж/моль соответственно, поскольку кремний имеет более высокое сродство к электрону и более низкий потенциал ионизации , чем углерод. [2]
Гетеролиз происходит естественным образом в реакциях, в которых участвуют лиганды- доноры электронов и переходные металлы , имеющие пустые орбитали. [4]
При раскрытии кольца расщепленная молекула остается как единое целое. [5] Связь разрывается, но два фрагмента остаются соединенными другими частями структуры. Например, эпоксидное кольцо может быть раскрыто путем гетеролитического расщепления одной из полярных связей углерод-кислород с образованием единой ациклической структуры. [5]
В биохимии процесс расщепления больших молекул путем расщепления их внутренних связей называется катаболизмом . Ферменты , катализирующие расщепление связей, называются лиазами , если только они не действуют путем гидролиза или оксидоредукции , в этом случае они называются гидролазами и оксидоредуктазами соответственно.
В протеомике расщепляющие агенты используются в протеомном анализе, где белки расщепляются на более мелкие пептидные фрагменты. [6] Примерами используемых расщепляющих агентов являются бромистый цианоген , пепсин и трипсин . [6]