Хемијска синтеза

Хемијска синтеза је наменско извршавање хемијских реакција с циљем формирања једног или више производа. Овај процес типично обухвата низ физичких и хемијских манипулација. Под модерним лабораторијским условима, хемијски синтетички процеси су поновљиви и поуздани.[1][2] Као тема хемије, хемијска синтеза (или комбинација) је вештачко извођење хемијских реакција за добијање једног или више производа.[3] Ово се дешава физичким и хемијским манипулацијама које обично укључују једну или више реакција. У савременим лабораторијским употребама, процес је поновљив и поуздан.

Хемијска синтеза почиње са селекцијом једињења која се називају реагенси или реактанти. Разни типови реакција се могу применити у синтези продуката, или интермедијара. Да би дошло до реакције неопходно је да се реактанти помешају у реакционом суду као што је хемијски реактор или једноставни балон. Код многих реакција је неопходно да се примени неки облик пост-реакционе процедуре да би се изоловао финални производ.[3] Количина производа у хемијској синтези се назива приносом реакције. Типично се хемијски принос изражава у тежинским јединицама (нпр. грамима) или као проценат тоталне теоретске количине продукта. Споредна реакција је нежељена хемијска реакција која умањује принос жељеног продукта.

Количина произведена хемијском синтезом позната је као принос реакције. Типично, приноси се изражавају као маса у грамима (у лабораторијским условима) или као проценат укупне теоријске количине која би се могла произвести на основу ограничавајућег реагенса. Нежељена реакција је нежељена хемијска реакција која умањује жељени принос. Реч синтеза је први употребио у хемијском контексту хемичар Херман Колбе.[4]

Стратегије уреди

У хемијској синтези постоје многе стратегије које су компликованије од једноставног претварања реактанта А у производ реакције Б директно. За вишестепену синтезу, хемијско једињење се синтетише низом појединачних хемијских реакција, од којих свака има своју обраду..[5] На пример, лабораторијска синтеза парацетамола може се састојати од три узастопна дела. За каскадне реакције, вишеструке хемијске трансформације се дешавају унутар једног реактанта, за вишекомпонентне реакције чак 11 различитих реактаната формира један производ реакције, а за „телескопску синтезу” један реактант доживљава вишеструке трансформације без изоловања интермедијара.

Органске синтезе уреди

Органска синтеза је посебна врста хемијске синтезе која се бави синтезом органских једињења.[6] За потпуну синтезу сложеног производа, може бити потребно више процедура у низу за синтезу производа од интереса, што захтева велику количину времена. Вештина у органској синтези је цењена међу хемичарима, а синтеза изузетно вредних или тешких једињења донела је хемичарима као што је Роберт Бернс Вудвард Нобелову награду за хемију. Ако хемијска синтеза почиње од основних лабораторијских једињења, сматра се чисто синтетичким процесом. Ако се почиње од производа изолованог из биљака или животиња, а затим наставља до нових једињења, синтеза се описује као полусинтетички процес.

Методологија и примене уреди

Сваки корак синтезе укључује хемијску реакцију, а реагенси и услови за сваку од ових реакција морају бити дизајнирани тако да дају адекватан принос чистог производа, са што је могуће мање корака.[7] Могуће је да већ постоји метода у литератури за прављење једног од раних синтетичких интермедијера, и овај метод ће се обично користити уместо да се покуша да се „поновно измисли точак“. Међутим, већина интермедијара су једињења која никада раније нису направљена, а она ће се обично правити коришћењем општих метода које су развили истраживачи методологије. Да би биле корисне, ове методе морају да дају високе приносе и да буду поуздане за широк спектар супстрата. За практичне примене, додатне препреке укључују индустријске стандарде безбедности и чистоће.[8]

Истраживање методологије обично укључује три главне фазе: откривање, оптимизацију и проучавање обима и ограничења. Ово откриће захтева опсежно знање и искуство са хемијским реактивностима одговарајућих реагенаса. Оптимизација је процес у коме се једно или два почетна једињења тестирају у реакцији под широким спектром услова температуре, растварача, реакционог времена, итд, све док се не пронађу оптимални услови за принос и чистоћу производа. Коначно, истраживач покушава да прошири методу на широк спектар различитих почетних материјала, да пронађе опсег и ограничења. Тоталне синтезе (види горе) се понекад користе да би се приказала нова методологија и показала њена вредност у примени у стварном свету.[9] Такве примене укључују велике индустрије фокусиране посебно на полимере (и пластику) и фармацеутске производе. Неке синтезе су изводљиве на истраживачком или академском нивоу, али не и у производњи на индустријском нивоу. Ово може довести до даље модификације процеса.[10]

Неорганска синтеза уреди

Неорганска синтеза и органометална синтеза се примењују за добијање једињења са значајним неорганским садржајем. Илустративан пример је припрема лека против рака цисплатина из калијум тетрахлороплатината.[11]

 

Друга значења уреди

Значење термина хемијска синтеза може да буде уско и ограничено на специфичну врсту хемијске реакције, и.е. директна комбинаторна реакција, у којој се два или више реактаната комбинују да формирају један производ. Општи облик директне комбинаторне реакције је:

A + B → AB

где су А и B елементи или једињења, а AB је једињење које се састоји од А и B. Примери комбинаторних реакција су:

2Na + Cl2 → 2 NaCl (формирање кухињске соли)
S + О2SO2 (formiranje sumpor-dioksida)
4 Fe + 3 О2 → 2 Fe2О3 (корозија гвожђа)
CO2 + H2OH2CO3 (угљен-диоксид растворен у води реагује са водом да формира угљену киселину)

Референце уреди

  1. ^ Цлаyден, Јонатхан; Греевес, Ницк; Wаррен, Стуарт; Wотхерс, Петер (2001). Органиц Цхемистрy (I изд.). Оxфорд Университy Пресс. ИСБН 978-0-19-850346-0. 
  2. ^ Паркес, Г.D. & Пхил, D. (1973). Мелорова модерна неорганска хемија. Београд: Научна књига. 
  3. ^ а б Вогел, А.I.; Татцхелл, А.Р.; Фурнис, Б.С.; Ханнафорд, А.Ј.; Смитх, П.W.Г. (1996). Вогел'с Теxтбоок оф Працтицал Органиц Цхемистрy (5тх изд.). Прентице Халл. ИСБН 0-582-46236-3. 
  4. ^ Колбе, Х. (1845). „Беитрäге зур Кеннтнисс дер гепаартен Вербиндунген”. Аннален дер Цхемие унд Пхармацие. 54 (2): 145—188. ИССН 0075-4617. дои:10.1002/јлац.18450540202. 
  5. ^ Цареy, Францис А.; Сундберг, Рицхард Ј. (2013). Адванцед Органиц Цхемистрy Парт Б: Реацтионс анд Сyнтхесис. Спрингер. 
  6. ^ Цорнфортх, ЈW (1993-02-01). „Тхе Троубле Wитх Сyнтхесис”. Аустралиан Јоурнал оф Цхемистрy. 46 (2): 157—170. дои:10.1071/цх9930157 . 
  7. ^ Марцх, Ј.; Смитх, D. (2001). Адванцед Органиц Цхемистрy, 5тх ед. Неw Yорк: Wилеy. 
  8. ^ Цареy, Ј.С.; Лаффан, D.; Тхомсон, C.; Wиллиамс, M.Т. (2006). „Аналyсис оф тхе реацтионс усед фор тхе препаратион оф друг цандидате молецулес”. Орг. Биомол. Цхем. 4 (12): 2337—2347. ПМИД 16763676. дои:10.1039/Б602413К. 
  9. ^ Ницолаоу, К. C.; Хале, Цхристопхер Р. Х.; Нилеwски, Цхристиан; Иоаннидоу, Хераклидиа А. (2012-07-09). „Цонструцтинг молецулар цомплеxитy анд диверситy: тотал сyнтхесис оф натурал продуцтс оф биологицал анд медицинал импортанце”. Цхемицал Социетy Ревиеwс (на језику: енглески). 41 (15): 5185—5238. ИССН 1460-4744. ПМЦ 3426871 . ПМИД 22743704. дои:10.1039/Ц2ЦС35116А. 
  10. ^ Цхен, Wеиминг; Суо, Јин; Лиу, Yонгјиан; Xие, Yуанцхао; Wу, Мингјун; Зху, Фуqианг; Ниан, Yифенг; Аиса, Хаји А.; Схен, Јингсхан (2019-03-08). „Индустрy-Ориентед Роуте Евалуатион анд Процесс Оптимизатион фор тхе Препаратион оф Бреxпипразоле”. Органиц Процесс Ресеарцх & Девелопмент. 23 (5): 852—857. ИССН 1083-6160. дои:10.1021/ацс.опрд.8б00438. 
  11. ^ Алдерден, Ребецца А.; Халл, Маттхеw D.; Хамблеy, Тревор W. (1. 5. 2006). „Тхе Дисцоверy анд Девелопмент оф Цисплатин”. Ј. Цхем. Едуц. 83 (5): 728. Бибцоде:2006ЈЦхЕд..83..728А. дои:10.1021/ед083п728. 

Литература уреди

Спољашње везе уреди