Вещества, реагирующие с субстратом

Основные положения и законы химической кинетики, а также метод переходного состояния могут быть применены при описании кинетики гетерогенно-каталитических процессов. Особенность такого описания здесь заключается в известной неопределенности в понятии катализатора и химического соединения молекулы реагирующего вещества с катализатором. Если в гомогенном катализе катализатор находится в молекулярном состоянии, которое может быть строго описано термодинамическими функциями состояния А Я, 5, ДО, то в гетерогенном катализе не всегда ясно, что принимать за молекулярную единицу катализатора. Атомы и молекулы, находящиеся на поверхности раздела фаз, не тождественны атомам и молекулам, находящимся в объеме фазы. Их термодинамические функции состояния отличны от термодинамических функций молекул объемной фазы. В настоящее время нет достаточно надежных методов определения или расчета активности Д Я, 5 и ДО молекул, находящихся на границе раздела фаз. Поэтому при выражении концентрации или активности катализатора, продуктов взаимодействия молекул субстрата с катализатором приходится прибегать к условным понятиям концентрации катализатора, выражая ее через свободную, незанятую поверхность. [c.637]

Одним из характерных проявлений жизни является удивительная способность живых организмов кинетически регулировать химические реакции, подавляя стремление к достижению термодинамического равновесия. Ферментативная кинетика занимается исследованием закономерностей влияния химической природы реагирующих веществ (ферментов, субстратов) и условий их взаимодействия (концентрация, pH среды, температуры, присутствие активаторов или ингибиторов) на скорость ферментативной реакции. Главной целью изучения кинетики ферментативных реакций является получение информации, которая может способствовать выяснению молекулярного механизма действия фермента. [c.134]

Зачастую механизм действия катализаторов заключается в образовании комплекса катализатора с молекулой одного из реагирующих веществ (субстратов). Этот комплекс вступает в химическую реакцию со значительно большей скоростью, чем несвязанная в комплекс молекула исходного вещества. Так, ионы ряда металлов, например Се , катализируют гидролиз пептидных связей [c.244]

Ничтожно малые количества ферментов способны расщеплять огромные количества реагирующих веществ. Так, 1 г кристаллического пепсина расщепляет 50 кг коагулированного яичного белка, а 1 г кристаллического ренина свертывает 72 т молока. Фермент пероксидаза, который ускоряет окисление субстрата за счет пероксида водорода, проявляет свою активность при разбавлении 1 мае. ч. фермента в 500 ООО ООО мае. ч. воды. [c.166]

С позиций кинетики деление гетеролитических реакций на 5л 1, 5л/2, и т. д. неудовлетворительно. Во-первых, условно само деление реагирующих веществ на субстраты и агенты. Во-вторых, при таком делении смешиваются реакции простые и сложные, например, реакция [c.167]

Синтезы, основанные на реакции конденсации, разнообразны по характеру реагирующих субстратов, атакующих агентов, а также конденсирующих средств. Реакционноспособные соединения конденсируются, как правило, прн обычных температурах. Использование индифферентных к конденсации растворителей необходимо в том случае, когда реагирующие соединения являются кристаллическими веществами. Если хотя бы.один из компонентов является жидкостью, то процесс проводят в избытке этого реагента. Конденсирующие средства в зависимости от их роли (катализатор или соучастник реакции) применяются в каталитических или стехио-метрических количествах, а иногда даже в избытке. [c.248]

III тип. Промежуточный каталитический комплекс полимер-катализатор представляет устойчивое химическое соединение молекул реагирующего вещества, ассоциированное с поверхностью катализатора. Каталитический акт в этом случае сложен он имеет много реакционных стадий при образовании комплекса и его распаде (в простейшем случае акт состоит из двух реакционных стадий). Силы взаимодействия полимера с катализатором не превышают сил взаимодействия в каталитическом комплексе I типа, т. е. между реагирующим субстратом и катализатором здесь нет сильного химического взаимодействия, как в каталитическом комплексе II типа. Комплекс постоянно разрушается в ходе деполимеризационных стадий и постоянно возобновляется за счет полимеризационных элементарных стадий. Так как скорости деполимеризационных стадий превышают скорости полимеризационных стадий или равны им, то сохраняется лишь небольшая стационарная концентрация полимера на поверхности катализатора. После прекращения подачи реагирующего вещества комплекс полимер-катализатор может полностью и быстро разрушиться. Поэтому каталитический комплекс III типа в ряде отношений аналогичен комплексу I типа, но не может быть с ним отождествлен во многих других отношениях. В частности, промежуточный продукт уплотнения — действительно устойчивое вещество, которое может быть выделено и изолировано впе сферы реакции разными методами. Для обнаружения заметных количеств этого промежуточного вещества достаточно изменить соотношение окоростей между деполимеризационными и поли-меризационными стадиями тем или иным приемом. [c.320]

При бимолекулярном нуклеофильном замещении конечный продукт реакции определяется однозначно переходным состоянием, которое образует с субстратом нуклеофильный реагент [см. (34)]. Если с веществом реагируют конкурентно несколько нуклеофильных агентов, то на основании их относительных нуклеофильных сил, которые могут быть определены экспериментально, и их концентраций можно предвидеть, какой состав будет иметь смесь продуктов. При одинаковой концентрации нуклеофильных реагентов можно ожидать в избытке тот продукт, который образуется из реагента с большей нуклеофильной силой. [c.167]

В случае субстрата 20 реакция должна протекать только при наличии механизма (1), тогда как при механизме (2) реакция невозможна. Если реакция с 20 идет значительно медленнее, чем с другими субстратами, это может указывать на механизм (.1), который обычно пе способен конкурировать с ме.ханизмом (2). В этом случае следует остерегаться обобщения, что все вещества реагируют по механизму (1), [c.281]

ВЕЩЕСТВА, РЕАГИРУЮЩИЕ С СУБСТРАТОМ [c.72]

Прежде чем обратиться к рассмотрению различных типов реакций замещения, необходимо выяснить, какая из двух реагирующих молекул является реагентом, а какая — субстратом. Обычно реагентом считают более простое вещество, вступающее в сходные реакции с рядом органических соединений. Предполагая, что вопрос, какое из реагирующих веществ является субстратом, а какое — реагентом, решен, классифицируют реакции по характеру реагента. Реагенты, которые при реакции передают электроны другому атому, называются нуклеофильными реагентами. И -обратно, вещества, которые при образовании связи получают электроны от другой молекулы, называются электрофильными реагентами. Следовательно, нуклеофильные реагенты имеют по крайней мере одну свободную электронную пару, независимо от того, несут ли они заряд или являются электронейтральными. [c.108]

Описываемый метод основан на специфических взаимодействиях, характерных для некоторых биологических и биохимических процессов. Эти взаимодействия происходят между парами веществ, реагирующими в растворе с высокой избирательностью. Так, например, антитело и антиген специфически связываются друг с другом, фермент реагирует только со своим субстратом или с ингибитором, транспортная рибонуклеиновая кислота выбирает только ту аминокислоту, которую она может перенести внутрь рибосомы, эффектор реагирует с ферментом, действие которого он регулирует, а гормон реагирует с со- [c.26]

В настоящее время считается твердо установленным, что каталитическое действие твердых веществ происходит через стадию химического взаимодействия реагирующих веществ или субстрата с поверхностью катализатора или отдельными ее участками, получившими название активных центров. Это взаимодействие можно рассматривать как хемосорбцию, отличающуюся тем, что хемосорбированные молекулы подвергаются превращению или сами по себе или же в результате взаимодействия с другими, также хемосорбированными молекулами. В некоторых случаях каталитическая реакция может происходить в результате соударений молекул из газовой фазы с хемосорбированными молекулами. [c.291]

Действие ферментов заключается в том, что они, реагируя с определенными субстратами. снижают уровень энергии активации (энергия, которая нужна для перевода молекул веществ из инертного состояния в активное) его молекул, необходимый для превращения веществ. Реагируя с субстратом фермент образует активный фермент-субстратный комплекс, при этом субстрат взаимодействует с активным центром фермента. [c.135]

Из приведенных примеров видно, насколько разнообразно проявляется роль коферментов различных ферментов. Коферменты можно рассматривать как своеобразные вещества, реагирующие с субстратами, которые под вергаются каталитическому воздействию белковых компонентов ферментов [c.201]

Получение трех- и четырехчленных циклов. При синтезе этих циклов требуется применение более энергичных агентов (например, карбенов), или использование субстратов с ослабленными из-за наличия электроноакцепторных заместителей кратными углерод-углеродными связями, или, наконец, более энергичное воздействие на реагирующие вещества (сильное нагревание, облучение). [c.493]

Поскольку в гомогенной среде взаимодействие реагирующих веществ облегчается, при выборе растворителя необходимо учитывать их растворимость. Подбор растворителя представляет значительные трудности в тех случаях, когда в качестве нуклеофильных реагентов применяют соли неорганических кислот, плохо растворимые в органических растворителях, но хорошо растворимые в воде, в то время как органические субстраты плохо растворимы вводе, но хорошо растворимы в органических растворителях. Для полу- [c.95]

По механизму взаимодействия сорбента и сорбата можно выделить несколько видов хроматофафии распределительнся хроматография основана на различии в растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе (газожидкостная матофафия) или на различии в растворимости веществ в подвижной и неподвижной жидких фазах ионообменная хроматография — на разной способности веществ к ионному обмену адсорбционная хроматография — на различии в адсорбируемости веществ твердым сорбентом эксклюзионная хроматография — на различии в размерах и формах молекул разделяемых веществ, аффинная хроматография — на специфических взаимодействиях, характерных дпя некоторых биологических и биохимических процессов. Существуют пары веществ, реагирующих в растворах с высокой избирательностью, например антитело и антиген, фермент и его субстрат или ингибитор, гормон и соответствующий рецептор, и т. п. Если одно из соединений пары удерживается ковалентной связью на [c.267]

Эти трудности отпадают, если подходить к механизму необратимого катализа с точки зрения осуществления его черев промежуточную стадию образования каталитического комплекса полимер— катализатор. При этом отпадают как трудности объяснения структурного несоответст1вия по схеме межмолекулярного переноса на мультиплетных активных центрах, так и трудности объяснения механизма полной компенсации стадий дегидрогенизации и гидрогенизации при независимом их течении. Согласно механизму катализа HI типа, образование комплекса полимер—катализатор не требует строгого структурного соответствия реагирующего субстрата с катализатором в том смысле, в котором это требует мультиплетная теория катализа для образования каталитического комплекса I типа по секстетному механизму. Главное качество реагирующего вещества и катализатора при образовании комплекса III типа — это способность реагирующего вещества полймеризоваться, а катализатора — облегчать полимеризацию. Немаловажным качеством катализатора при осуществлении механизма [c.325]

В литературе известны некоторые примеры, когда органическое вещество является субстратом в электрохимических каталитических процессах. Описано электровосстановление диметилглиок-сима, катализируемое ионами молибдена [73]. Каталитическая волна образуется при потенциале восстановления Мо(У1) до Мо (IV), который реагирует с диметилглиоксимом, регенерируя Мо(У1). [c.279]

Известно, что изучение влияние ингибиторов на каталитическую активность ферментов является одним из методов, позволяющих исследовать их механизм действия. Ингибиторный метод был использован и ранее для исследования механизма пероксидазного окисления неорганических и органических соединений, катализируемого пероксидазой [Pettigrew et all., 1976]. Ингибиторы пероксидазы могут различными путями влиять на катализируемый ферментом окислительный процесс. Ионы цианида, фторида и азида подавляют каталитическую активность пероксидазы за счет образования прочных комплексов по шестому координационному положению железа гема, предотвращая реакцию с перекисью водорода. Ряд органических соединений ингибируют пероксидазу, реагируя с ее промежуточными Е, и Е соединениями. Некоторые из них, такие как аскорбиновая кислота, НАДН [Лебедева, Угарова, 1997], сахара [Saunders et. al., 1964], тиомочевина [Pettigrew et al., 1976], относятся к медленно окисляемым субстратам пероксидазы, ингибирующий эффект которых в реакции окисления о-дианизидина достигается за счет их прочного связывания в активном центре фермента. Некоторые вещества, реагируя с пероксидазой, инактивируют фермент. Так, необратимое инактивирующее действие фенилгидразина связано с модификацией функциональных групп пероксидазы (предположительно остатка триптофана) свободнорадикальными продуктами его некаталитического и каталитического окис- [c.125]

Предлагаемый Ленингером механизм можно уяснить, рассмотрев часть схемы, данной им для описания действия центров сопряженного процесса. Субстрат отдает водород (или электрон) ДПН, превращая его в ДПН На. Это вещество реагирует с X. Полученное соединение отдает водород флавопротеиду, и после этого связь между X и ДПН становится макроэргической. Реакция с неорганическим фосфатом приводит к образованию продукта Р X, богатого энергией. Его взаимодействие с АДФ и дает АТФ и освобождается X (рис. 15). Ленингер постулирует участие в дыхательной цепи трех различных переносчиков (X, V, Т). [c.109]

Согласно прежним воззрениям, считалось, что реакции могут происходить и без катализатора, но облегчаются в его присутствии. Постепенно накапливались доказательства в пользу того, что многие реакции кислотно-основного катализа совсем невозможно осуществить при отсутствии катализаторов, а реакция, кажущаяся самопроизвольной , часто происходит под каталитическим действием молекул кислотного или основного растворителя либо кислоты (или основания), находящейся в виде примеси. Это показывает, что катализатор, повидимому, принимает химическое участие в реакции. Вскоре открыли, что существенным свойством кислот и оснований является их способность терять или соответственно присоединять протон. Дальнейшие исследования показали, что вещества, подвергающиеся кислотному катализу, всегда имеют некоторые o noBHi.ie свойства, тогда как вещества, реагирующие при ос[Ювном катализе, могут в принципе действовать как кислоты, хотя кислотно-основные свойства тех и других веществ бывают настолько слабы, что их нельзя распознать обычными средствами. Это привело к предположению, что при кислотноосновном катализе между катализатором и субстратом происходит реакция между кислотой и основанием. Такая реакция часто называется [c.18]

Символ с в графе 3 или 8 обозначает концентрацию реагирующего субстрата (того вещества на схеме реакции, в котором обозначены заместители в обобщенном виде) в моль л. Еслгг таких соединений на схеме реакции несколько, используются их символы А, В и т. д. в качестве нижних индексов (сд, с в), за исключением нона водорода, для которого пишется Например, запись с = 0,010 оз- [c.9]

К белковым веществам относятся ферменты, или энзимы, выполняющие в живом организме функцию катализаторов высокой селективности и работающих при очень мягких условиях. Это избирательное действие обусловлено комплиментарностью структур реагирующего субстрата и фермента — тем, что заряд или выступающая группа на поверхности одного из них отвечает противоположному заряду или полости у другого (принцип ключа к замку — см. рис. 48). Вследствие этого молекулы фермента и субстрата настолько сближаются, что резко возрастает эффективность межмолекулярных сил, противостоящих тенденции молекулярно-кинетического движения разъединить взаимодействующие частицы, происходит специфическая адсорбция (образование фермент-субстратного комплекса). Те же силы могут играть существенную роль в самом возникновении структурного соответствия между субстратом и ферментом. [c.245]

Известно, что обязательной стадией всех химических реакций, протекающих в присутствии гетерогенных и гомогенных катализаторов, а также хемосорбции и физической адсорбции является соударение молекул или ионов реагирующих веществ, субстратов, хемосорбатов и физических адсорбатов с катализаторами, ферментами, сорбентами [15]. Теоретически удары можно делить на абсолютно упругие и абсолютно неупругие [16]. При абсолютно упругом ударе шаров тепло не возникает, так как сохраняется вся механическая энергия системы. При абсолютно неупругом ударе (рис. 2) шары деформируются и возникающие между ними силы взаимодействия будут тормозить ударяющийся шар и ускорять ударяемый до тех пор, пока скорости обоих шаров не сравняются. В этот момент суммарная кинетическая энергия обоих шаров уменьшается по сравнению с первоначальным ее значением до удара, так как часть ее будет затрачена на преодоление сопротивлений и перейдет в различные другие формы энергии, в том числе в тепло, энергию пластических деформаций и т.д. [c.30]

Таким образом, соударение молекул или ионов реагирующих веществ, субстратов, химически и физически сорбирующихся веществ с поверхностью гетерогенных, глобул гомогенных катализаторов и ферментов, сорбентов можно рассматривать как неупругие удары, когда за неподвижное тело можно принять большую массу (т, т,). При этом скорость массы т, до удара будет больше скорости после удара (и V,) и почти вся кинетическая энергия уда- [c.31]

Так, например, при неупругих столкновениях обшивок ракет и самолетов с молекулами воздуха, за счет накопления энергий неупругих соударений, обшивки могут оплавляться, а молекулы азота и кислорода вступать в каталитические реакции с образованием окислов азота и другие [25-27]. Поэтому, если в каталитических и ферментативных реакциях для их ускорения необходимо повышать частоту и энергию неупругих соударений, то для снижения сопротивления трения газов и жидкостей на твердой поверхности требуется снижать частоту и энергию неупругих соударений. Автором монографии разработаны и внедрены в промышленность принципиально новые и более экономически эффективные способы повышения частоты и энергии неупругих соударений реагирующих веществ с катализаторами, которые способны повышать активность всех имеющихся в мире промышленных катализаторов [17], а также экономически эффективные способы снижения частоты и энергии неупругих соударений обтекающих газов и жидкостей о твердую поверхность, в результате которых снижается сопротивление их трения до 20% , а следовательно, сокращают расход топлива на единицу мощности двигателя, также на 20% [28]. Эти же методы повышения или понижения частоты неупругих соударений можно применить и для повышения нли понижения скоростей ферментативных реакций в клетках животных и растений, так как термодесорбируемые субстраты неупруго соударяются внутренними поверхностями "кармана" (щелей) глобул ферментов, а изотермически десорбируемые субстраты (химически превращаемые вещества ферментом) неупруго соударяются с поверхностью глобул фермента [15]. Отметим, что полярные С и М-концевые и боковые группы белковой части ферментов расположены на поверхности глобул ферментов [29-31], их вращательные и колебательные движения совершаются с целью повышения частоты и энергии неупругих соударений субстратов с поверхностью глобул ферментов. Поэтому скорость ферментативных реакций в 10 " раз превышает скорости химических [29]. [c.46]

Ферменты обладают свойствами, позволяющими им участвовать в обоих каталитических процессах (гетерогенном и гомогенном). Они способствуют взаимному приближению реагирующих веществ на белковой поверхности либо экстрагируют их из водной фазы внутрь гидрофобной полости. Они связываются с реагентами, благодаря чему скорость химической реакции значительно увеличивается. Например, катализ гидролиза амидной связи ферментом происходит не только благодаря протеканию реакции на белковой поверхности, но и вследствие того, что фермент химически взаимодействует с субстратом, образуя более лабильный эфир, который затем и подвергается гидролизу (см. ниже). [c.192]

Пропандиол и полученный из него 2,2-диметил-1,3-диоксан реагируют с бензолом, давая одинаковые смеси продуктов, основным компонентом которых является циклогексилбензол. Кроме того, обнаружены 4-метил-2-пентил-1,3-диоксолан, 1-гексанол, 1,1-дифенилбу-тан. Образование этих веществ представляется весьма неожиданным, так как ни одно из них не может получиться при прямом взаимодействии бензола с диолом или диоксаном. Вероятно, первоначально образующиеся карбкатионы претерпевают определенные превращения до атаки ароматического субстрата. [c.46]

Другое не менее важное свойство ферментов — избирательность действия (специфичность) в отношении структуры субстрата. В ряде случаев ферменты обладают абсолютнол специфичностью, катализируя превращение только одного вещества и не реагируя с его произвол- [c.6]

NOt — электрофил, а gHg — нуклеофил, поэтому реакция эта, с одной стороны, есть электрофильная атака нитроний-иона на молекулу бензола, а с другой — нуклеофильная атака бензола на атом N в нитроний-ионе. Однако в синтетической химии реагирующие вещества делят (условно) на агенты и субстраты. Например, при нитровании ароматического соединения это соединение рассматривается как субстрат, а нитрующая смесь азотной и серной кислот как агент. В силу этого реакцию нитрования бензола рассматривают как реакцию электрофильного замещения. Таким образом, гетеролитические реакции, в которых участвуют два реагента, делят (условно) на нуклеофильные и электрофильные по типу атакующего агента в нуклеофильной реакции субстрат подвергается действию нуклеофильного агента, в электрофильной—электрофтьного. [c.121]