Klyvning av obligationer - Bond cleavage

Bond klyvning , eller bindning klyvning , är uppdelning av kemiska bindningar . Detta kan allmänt kallas dissociation när en molekyl klyvs i två eller flera fragment.

I allmänhet finns det två klassificeringar för bindningsklyvning: homo- lytisk och hetero- lytisk, beroende på processens natur. Triplett- och singlet-exciteringsenergierna för en sigma-bindning kan användas för att bestämma om en bindning följer den homolytiska eller heterolytiska vägen. En metall-metall sigma-bindning är ett undantag eftersom bindningens exciteringsenergi är extremt hög och kan därför inte användas för observationsändamål.

I vissa fall kräver klyvning av bindningar katalysatorer . På grund av den höga bindnings-dissociationsenergin hos C-H-bindningen, cirka 100 kcal / mol (420 kJ / mol), krävs en stor mängd energi för att klyva väteatomen från kolet och binda en annan atom till kolet.

Homolytisk klyvning

Vid homolytisk klyvning eller homolys delas de två elektronerna i en klyvd kovalent bindning lika mellan produkterna. Denna process är också känd som homolytisk fission eller radikal fission . Bindningsdissociationsenergin för en bindning är den mängd energi som krävs för att klyva bindningen homolytiskt. Denna entalpiförändring är ett mått på bindningsstyrka .

Triplett-exciteringsenergin för en sigma-bindning är den energi som krävs för homolytisk dissociation, men den faktiska exciteringsenergin kan vara högre än bindnings-dissociationsenergin på grund av avstötningen mellan elektroner i triplettillståndet .

Heterolytisk klyvning

I heterolytisk klyvning, eller heterolys , bindnings raster på ett sådant sätt att den originally- delade paret av elektroner kvar hos ett av fragmenten. Således får ett fragment en elektron med båda bindningselektronerna medan det andra fragmentet tappar en elektron. Denna process är också känd som jonisk fission.

Singlet-exciteringsenergin för en sigma-bindning är den energi som krävs för heterolytisk dissociation, men den verkliga singlet-exciteringsenergin kan vara lägre än bindnings-dissociationsenergin för heterolys som ett resultat av den Coulombiska attraktionen mellan de två jonfragmenten. Singlets exciteringsenergi för en kisel-kisel-sigma-bindning är lägre än kol-kol-sigma-bindningen, även om deras bindningsstyrkor är 80 kJ / mol respektive 70 kJ / mol, eftersom kisel har högre elektronaffinitet och lägre joniseringspotential än kol.

Heterolys förekommer naturligt i reaktioner som involverar elektrondonatorligander och övergångsmetaller , som har tomma orbitaler.

Ringöppning

I en ringöppning förblir den klyvda molekylen som en enda enhet. Bindningen går sönder, men de två fragmenten förblir fästa av andra delar av strukturen. Till exempel kan en epoxidring öppnas genom heterolytisk klyvning av en av de polära kol-syrebindningarna för att ge en enda acyklisk struktur.

Applikationer

I biokemi är processen att bryta ner stora molekyler genom att dela upp sina interna bindningar katabolism . Enzymer som katalyserar bindningsklyvning är kända som lyaser , såvida de inte verkar genom hydrolys eller oxidoreduktion , i vilket fall de är kända som hydrolaser respektive oxidoreduktaser .

I proteomik används klyvningsmedel vid proteomanalys där proteiner klyvs i mindre peptidfragment. Exempel på använda klyvningsmedel är cyanogenbromid , pepsin och trypsin .

Referenser