stringtranslate.com

Продукт (химия)

Продуктами реакции сгорания метана являются углекислый газ и вода.

Продукты — это виды, образующиеся в результате химических реакций . [1] Во время химической реакции реагенты преобразуются в продукты после прохождения через переходное состояние с высокой энергией . Этот процесс приводит к потреблению реагентов. Это может быть спонтанная реакция или опосредованная катализаторами , которые понижают энергию переходного состояния, и растворителями , которые обеспечивают химическую среду, необходимую для протекания реакции. При представлении в химических уравнениях продукты по соглашению рисуются в правой части, даже в случае обратимых реакций . [2] Свойства продуктов, такие как их энергии, помогают определить несколько характеристик химической реакции, например, является ли реакция экзергонической или эндергонической . Кроме того, свойства продукта могут облегчить его извлечение и очистку после химической реакции, особенно если продукт имеет другое состояние вещества, чем реагенты.

Большая часть химических исследований сосредоточена на синтезе и характеристике полезных продуктов, а также на обнаружении и удалении нежелательных продуктов. Химики-синтетики могут быть подразделены на химиков-исследователей, которые разрабатывают новые химикаты и разрабатывают новые методы синтеза химикатов, а также химиков-технологов, которые масштабируют химическое производство и делают его более безопасным, более экологически устойчивым и более эффективным. [3] Другие области включают химиков, работающих с натуральными продуктами , которые выделяют продукты, созданные живыми организмами, а затем характеризуют и изучают эти продукты.

Определение реакции

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 происходить слишком медленно, чтобы ее можно было наблюдать, или даже не происходить вообще. Так обстоит дело с превращением алмаза в графит с меньшей энергией при атмосферном давлении, в такой реакции алмаз считается метастабильным и не будет наблюдаться его превращение в графит. [4] [5]

Если продукты имеют большую химическую энергию, чем реагенты, то реакция потребует энергии для осуществления и, следовательно, является эндергонической реакцией. Кроме того, если продукт менее стабилен, чем реагент, то предположение Леффлера сохраняет силу, что переходное состояние будет больше похоже на продукт, чем на реагент. [6] Иногда продукт будет отличаться от реагента настолько значительно, что его легко очистить после реакции, например, когда продукт нерастворим и выпадает в осадок из раствора, в то время как реагенты остаются растворенными.

История

Начиная с середины девятнадцатого века химики все больше занимались синтезом химических продуктов. [7] Дисциплины, сосредоточенные на выделении и характеристике продуктов, такие как химики природных продуктов , остаются важными для этой области, и сочетание их вкладов с синтетическими химиками привело к появлению большей части структуры, через которую химия понимается сегодня. [7]

Большая часть синтетической химии связана с синтезом новых химических веществ, как это происходит при разработке и создании новых лекарств, а также с открытием новых синтетических методов. Начиная с начала 2000-х годов, химия процессов начала выделяться как отдельная область синтетической химии, сосредоточенная на масштабировании химического синтеза до промышленного уровня, а также на поиске способов сделать эти процессы более эффективными, безопасными и экологически ответственными. [3]

Биохимия

Превращение дисахаридного сахара лактозы (субстрата) в два моносахарида (продукта) под действием лактазы (фермента)

В биохимии ферменты действуют как биологические катализаторы для преобразования субстрата в продукт. [8] Например, продуктами фермента лактазы являются галактоза и глюкоза , которые производятся из субстрата лактозы .

Неразборчивость в продуктах

Некоторые ферменты демонстрируют форму промискуитета , когда они преобразуют один субстрат в несколько различных продуктов. Это происходит, когда реакция происходит через высокоэнергетическое переходное состояние , которое может быть разрешено в различные химические продукты. [9]

Ингибирование продукта

Некоторые ферменты ингибируются продуктом их реакции, который связывается с ферментом и снижает его активность. [10] Это может быть важно в 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]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Макнот, А.Д.; Уилкинсон, А. (2006). [продукт] Компендиум химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга» . Blackwell Scientific Publications, Оксфорд. doi :10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
  2. ^ Макнот, А.Д.; Уилкинсон, А. (2006). [уравнение химической реакции] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. («Золотая книга») . Blackwell Scientific Publications, Оксфорд. doi :10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
  3. ^ ab Henry, Celia M. "РАЗРАБОТКА ЛЕКАРСТВ". Chemical and Engineering News . Получено 13 сентября 2014 г.
  4. ^ Макнот, А.Д.; Уилкинсон, А. (2006). [алмаз] Компендиум химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») . Blackwell Scientific Publications, Оксфорд. doi :10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
  5. ^ Макнот, А.Д.; Уилкинсон, А. (2006). [метастабильность] Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») . Blackwell Scientific Publications, Оксфорд. doi :10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
  6. ^ Макнот, А.Д.; Уилкинсон, А. (2006). [метастабильность] Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга»). Blackwell Scientific Publications, Оксфорд. doi :10.1351/goldbook. ISBN 978-0-9678550-9-7.
  7. ^ ab Yeh, Brian J; Lim, Wendell A (2007). «Синтетическая биология: уроки из истории синтетической органической химии». Nature Chemical Biology . 3 (9): 521–525. doi :10.1038/nchembio0907-521. PMID  17710092. S2CID  17719341.
  8. ^ Корниш-Боуден, А. (2 сентября 2013 г.). «Истоки ферментативной кинетики». FEBS Letters . 587 (17): 2725–30. doi : 10.1016/j.febslet.2013.06.009 . PMID  23791665. S2CID  12573784.
  9. ^ Yoshikuni, Y; Ferrin, TE; Keasling, JD (20 апреля 2006 г.). «Спроектированная дивергентная эволюция функции фермента». Nature . 440 (7087): 1078–82. Bibcode :2006Natur.440.1078Y. doi :10.1038/nature04607. PMID  16495946. S2CID  4394693.
  10. ^ Walter C, Frieden E (1963). «Распространенность и значение ингибирования ферментов продуктами». Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol . Advances in Enzymology - and Related Areas of Molecular Biology. 25 : 167–274. doi :10.1002/9780470122709.ch4. ISBN 978-0-470-12270-9. PMID  14149677.
  11. ^ Hutson NJ, Kerbey AL, Randle PJ, Sugden PH (1979). «Регуляция пируватдегидрогеназы действием инсулина». Prog. Clin. Biol. Res . 31 : 707–19. PMID  231784.
  12. ^ Schügerl K, Hubbuch J (2005). «Интегрированные биопроцессы». Curr. Opin. Microbiol . 8 (3): 294–300. doi :10.1016/j.mib.2005.01.002. PMID  15939352.