Worldlex Wiki - A + B → C + D
Si cette réaction globale comprend deux étapes élémentaires, alors :
- A + B → X
- X → C + D
X est alors un intermédiaire réactionnel.
L'expression intermédiaire réactionnel est souvent abrégée en un seul mot intermédiaire , et c'est la forme préférée de l' IUPAC pour ce terme.
Dans la plupart des cas non biologiques, un intermédiaire réactionnel est également un intermédiaire réactif : une espèce éphémère et de haute énergie, trop réactive pour être isolée. Lorsqu'il est généré lors d'une réaction chimique , il se transforme rapidement en une molécule plus stable. Ce n'est que dans des cas exceptionnels, par exemple à basse température ou par isolation en matrice , que ces composés peuvent être isolés et conservés. En général, les intermédiaires réactifs ne sont observables que par des méthodes spectroscopiques rapides . Lorsque leur existence est mise en évidence, les intermédiaires réactifs peuvent contribuer à expliquer le déroulement d'une réaction chimique.
Livre d'or de l'IUPAC définit un intermédiaire comme un composé dont la durée de vie est supérieure à celle d'une vibration moléculaire , qui se forme (directement ou indirectement) à partir des réactifs et qui réagit ensuite pour donner (directement ou indirectement) les produits d'une réaction chimique . Ce critère de durée de vie permet de distinguer les véritables intermédiaires, chimiquement distincts, des états vibrationnels et des états de transition (dont la durée de vie, par définition, est proche de celle d'une vibration moléculaire).Les différentes étapes d'une réaction à plusieurs étapes présentent souvent des vitesses de réaction très différentes . Lorsque la différence est significative, un intermédiaire consommé plus rapidement qu'un autre peut être qualifié d' intermédiaire relatif .
Un intermédiaire réactionnel est un composé qui, de par sa courte durée de vie, ne reste pas dans le mélange réactionnel final. Les intermédiaires réactionnels sont généralement de haute énergie, instables et rarement isolés.
Intermédiaires réactionnels communs
Les intermédiaires réactionnels ont plusieurs caractéristiques en commun :
- faible concentration par rapport au substrat de la réaction et au produit final de la réaction
- À l'exception des carbanions, ces intermédiaires ne respectent pas la règle de l'octet de Lewis , d'où leur réactivité élevée.
- souvent généré lors de la décomposition chimique d'un composé chimique
- Il est souvent possible de prouver l'existence de cette espèce par des moyens spectroscopiques.
- Il faut tenir compte des effets de cage
- stabilisation souvent par conjugaison ou résonance
- souvent difficile à distinguer d'un état de transition
- prouver l'existence au moyen d' un piégeage chimique
Carbocations
Les cations , souvent des carbocations , servent d'intermédiaires dans l'addition électrophile aux alcènes , les substitutions SN1 et les éliminations E1 . Par exemple, dans une réaction d'addition HX , la liaison π d'un alcène agit comme nucléophile et se lie au proton d'une molécule HX, où X représente un atome d'halogène . Ceci forme un carbocation intermédiaire, et X se lie ensuite au carbone positif disponible, comme dans la réaction en deux étapes suivante.
- CH₂CH₂ + HX → CH₃CH+2+ X −
Carbanions
Un carbanion est une molécule organique dont l'atome de carbone n'est pas déficient en électrons mais porte une charge négative globale. Les carbanions sont de puissants nucléophiles, qui peuvent être utilisés pour allonger le squelette carboné d'un alcène dans la réaction de synthèse illustrée ci-dessous.
- Les radicaux sont très réactifs et éphémères, car la présence d'un électron non apparié les rend extrêmement instables. Ils réagissent souvent avec les atomes d'hydrogène liés aux molécules de carbone, transformant ainsi le carbone en radical tout en stabilisant le radical initial lors d'un processus appelé propagation. Le produit formé, un radical carboné, peut réagir avec une molécule non radicalaire pour poursuivre la propagation ou avec un autre radical pour former une nouvelle molécule stable, telle qu'une chaîne carbonée plus longue ou un halogénure d'alkyle.
Autres intermédiaires réactionnels
- carbénoïde
- Complexe ion-neutre
- anions céto
- Nitrenes
- ions oxocarbénium
- Phosphinidés
- nitrure de phosphoryle
- Intermédiaires tétraédriques dans les réactions d'addition sur les carbonyles
Intermédiaires biologiques
Dans le contexte biologique, les intermédiaires réactionnels sont généralement des molécules stables ; les réactions se déroulent par catalyse enzymatique et une réactivité incontrôlée entraînerait des lésions cellulaires . L’étude des intermédiaires dans les voies réactionnelles peut contribuer à la compréhension des mécanismes de signalisation et de catalyse cellulaires. Par exemple, les bactéries acquièrent une résistance aux antibiotiques β-lactamines , comme la pénicilline, grâce à l’enzyme métallo-β-lactamase. Des techniques spectroscopiques ont montré que l’intermédiaire réactionnel de la métallo-β-lactamase utilise le zinc dans la voie de résistance.
Un autre exemple de l'importance des intermédiaires réactionnels est celui de l'AAA-ATPase p97, une protéine impliquée dans divers processus métaboliques cellulaires. La protéine p97 est également associée aux maladies dégénératives et au cancer . Une étude portant sur les intermédiaires réactionnels de la fonction de l'AAA-ATPase p97 a révélé l'importance d'un intermédiaire nucléotidique ADP.Pi dans le fonctionnement moléculaire de la protéine p97.
Un autre exemple d'intermédiaires réactionnels biologiquement pertinents est celui des enzymes RCL, qui catalysent les liaisons glycosidiques . Lors d'études par méthanolyse , il a été constaté que la réaction nécessitait la formation d'un intermédiaire réactionnel.