reaktiomekanismi

Reaktiomekanismi on kemiallisessa reaktiossa tapahtuvien vaiheiden kulkua kuvaava selitys siitä, miten lähtöaineet muuttuvat lopullisiksi tuotteiksi. Mekanismi ei ainoastaan kertoo tuotteen muodostumisesta, vaan myös millaisia välituotteita syntyy, minkälaisia sidoksia rikotaan ja muodostetaan sekä missä järjestyksessä näitä muutoksia tapahtuu. Yleensä reaktio etenee useammassa kuin yhdessä askeleessa, ja jokaisella askeleella on omat energiaprofiilinsa.

Käytännössä mekanismi kuvaa elementaariset askeleet, eli reaktiot, joiden siirtymätilat ja energiamuuttuvat on määriteltävissä. Näiden kautta voidaan hahmottaa aktivaatioenergia ja reaktionopeus. Usein kokonaisreaktio koostuu useista välituotteista ja siirtymätiloista, joiden välillä voi olla tasapainotila. Katalyysi voi muuttaa mekanismia tai kiihdyttää reaktiota madaltamalla siirtymätilan energiakynnystä.

Mekanismin tyypit ja luokat vaihtelevat. Konsertoitunut mekanismi on sellainen, jossa useampi muutostapa tapahtuu samanaikaisesti yhdessä askeleessa, kun taas askelittainen (stepwise) mekanismi koostuu erillisistä, peräkkäisistä vaiheista. Tavanomaisia esimerkkejä ovat SN1- ja SN2-substituutiomekanismit sekä E1- ja E2-eliminointimekanismit, sekä radikaaliketjuun perustuvat mekanismit. Biokemiassa sekä katalyyttisissä reaktioissa mekanismi voi sisältää entsymaattisen kontrollin tai monimutkaiset koordinaatio- ja siirtoireaktiot.

Mekanismien selvittäminen perustuu kokeellisiin menetelmiin kuten kineettinen analyysi, kaasujen tai nesteiden isotopivuodot, välituotteiden kiinnitys ja spektrakenteiden tutkimus sekä laskennallinen mallintaminen. Ymmärrys reaktiomekanismista auttaa suunnittelemaan reaktioita, parantamaan tuottoa ja hallitsemaan selectiivisuutta sekä sivutuotteiden muodostumista.