Los físicos han obtenido nuevos conocimientos sobre la dinámica de las reacciones químicas importantes utilizando la combinación de experimento y simulación. Las reacciones de sustitución nucleofílica desempeñan un papel importante en la formación de compuestos orgánicos. Aquí, una especie reactiva, generalmente un átomo o molécula cargada negativamente,ataca a una molécula orgánica de tal forma que esta molécula repele a un compañero actualmente vinculado para crear el nuevo enlace. Un equipo de físicos dirigido por Roland Wester ha demostrado una influencia importante del socio rechazado en la dinámica de la reacción. Estos resultados ahora se publicanen el diario Química de la naturaleza.
Una de las reacciones más estudiadas en química orgánica física es la reacción de sustitución nucleofílica. Este proceso juega un papel importante en la síntesis orgánica, como en la producción de vitaminas o la formación de adrenalina en las células vivas. En el curso de la reacción,un átomo o un grupo de átomos unidos a una molécula es intercambiado por otro compañero de unión. El compañero de reacción de ataque, el nucleófilo, posee electrones que están listos para iniciar una reacción. Le permiten formar un nuevo enlace a un átomo de carbono central.Esto inicia una reacción de sustitución y, en su curso, el antiguo compañero es repelido y la molécula forma un nuevo enlace con el atacante.
Durante muchas décadas, los químicos y físicos han intentado comprender estos procesos en un nivel atómico fundamental y estudiarlos en experimentos de laboratorio. Ahora Roland Wester y su grupo de investigación en el Instituto de Física Iónica y Física Aplicada de la Universidad de Innsbruck, Austria, hanlogró descubrir nuevos aspectos sorprendentes en la dinámica de esta reacción, que anteriormente se consideraban bien entendidos.
En cooperación con el grupo teórico de Gabor Czako en la Universidad de Szeged, Hungría, la combinación de experimento y simulación permitió desentrañar el sutil papel desempeñado por el compañero rechazado, el grupo saliente, durante el curso de una reacción de sustitución.Para esto, los investigadores estudiaron la sustitución de átomos de halógeno cargados negativamente en la estructura molecular orgánica más básica, el grupo metilo CH₃.
Wester y sus colegas utilizaron dos haces cruzados que colisionan las moléculas reactivas neutras y los iones halógenos atacantes. Los iones que se repelen durante la reacción se analizaron con detectores que registran la velocidad de cada producto de reacción. Jennifer Meyer, investigadora postdoctoral enEl grupo Wester y uno de los coautores de este artículo enfatizan las sorprendentes observaciones: "Junto con las simulaciones de esta reacción, encontramos fuertes diferencias entre la dinámica observada para los diferentes socios rechazados". De esto se puede deducir cuántoEl ion halógeno puede influir en la molécula neutra antes de la sustitución, ya sea orientándola o excitando modos vibratorios internos.En general, el compañero inicial influye, de una manera inesperadamente marcada, si el ion atacante puede romper un enlace establecido.
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Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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