reactieschemie

Reactieschemie is de tak van de chemie die zich bezighoudt met de mechanismen en opeenvolging van chemische reacties. Het bestudeert hoe reagentia in stappen reageren tot producten, welke tussenstoffen worden gevormd en hoe energie- en entropieveranderingen het verloop beïnvloeden.

Een belangrijk doel is het begrijpen en voorspellen van reacties, en het vastleggen van de procedure met behulp van reactieschema's en pijlen (arrow pushing). Hierbij worden reagentia, oplosmiddelen, temperaturen, katalysatoren en concentraties vastgelegd. Dit ondersteunt het ontwerpen van syntheseplannen en het optimaliseren van reacties.

Kernbegrippen zijn mechanismen, tussenproducten, overgangstoestanden, de snelheid-bepalende stap, kinetische versus thermodynamische controle, stereochemie, regio- en chemoselectiviteit.

Methoden omvatten experimentele benaderingen zoals kinetische studies, isotopische labeling en spectroscopische technieken (NMR, IR, massa-spectrometrie) en computationele chemie zoals DFT om potentiaalenergieoppervlakken te berekenen en plausibele reactiepaden te evalueren.

Toepassingen omvatten ontwerp van syntheseplannen in organische synthese, katalyse, farmaceutische ontwikkeling, industriële processen en materialenonderzoek.

Uitdagingen: mechanistische conclusies vereisen vaak meerdere bewijslijnen en kunnen tegenstrijdig zijn; reacties kunnen multi-staps en concurrerende routes hebben; computer-ondersteunde modellering helpt, maar heeft beperkingen.

Zie ook: retrosynthetische analyse, reactiemechanismen, pericyclische reacties.