Маршрут химической реакции

Эта первая стадия метаболизма состоит из 11 последовательных химических реакций, в которых глюкоза превращается во фруктозу, а затем в два производных глицеринового альдегида, содержащих три атома углерода. Лишь на одной-двух последних стадиях процесс разветвляется на различные маршруты, приводящие к пировиноградной кислоте, молочной кислоте, этанолу или ацетону. Каждая стадия гликолиза регулируется собственным катализатором, роль которого выполняет фермент с молекулярной массой 30000-500000. [c.327]

Первый этап анализа Расчет стехиометрического материального баланса для выбранного маршрута химического синтеза целевых продуктов. При осуществлении расчета предварительного или стехиометрического материального баланса знание кинетических характеристик не требуется, нужны лишь оценки для значений степеней превращения. На этом этапе проектирования ХТС задаются виды сырья и его ресурсы. Необходимо получить оценки возможных количеств целевых продуктов, степени использования сырья и количества эквивалентов для каждой реакции. [c.194]

Рис. V- . Двудольные графы химических превращений для отдельных реакций (а—в) и сеть маршрута химического синтеза (г).

Использование в качестве катализаторов окисления ионов переходных металлов, металлокомплексов, а также растворителей приводит к появлению новых маршрутов химических реакций, к протеканию реакций ионного типа. [c.305]

Введение исходной информации и ее обработка. Применительно к химической САЭ синтез маршрутов химической реакции для получения веществ является центральной проблемой при введении информации в систему. Органические реакции (как и все химические реакции) представляют собой процесс преобразования исходных молекул в новые молекулы. Этот процесс принято изображать при помощи структурных формул исходных и конечных соединений, объединенных в так называемые уравнения реакций. Сущность процесса, описываемого таким уравнением, заключается в изменении первоначальных соотношений связанности между атомами, т. е. в исчезновении старых валентных связей и возникновении новых. Отличительной особенностью органических реакций, протекающих с участием сравнительно сложных молекул, содержащих преимущественно ковалентные связи, является разрушение и создание сравнительно небольшого числа связей, так что при этом довольно обширные участки молекул не меняют своего строения. [c.426]

Для того чтобы превратить химический синтез в более систематизированную науку, в настоящее время собирается и классифицируется огромное число органических структур, функциональных связей и реакций. Разрабатываются формальные методы обобщения, оценки и выбора маршрута химической реакции. [c.426]

Система SYN HEM-2 синтезирует сложные органические молекулы без помощи и указаний со стороны химика. ЭС пытается найти последовательность реакций синтеза органических соединений, превращающих набор доступных исходных материалов в молекулу-цель. SYN HEM-2 использует знания о химических реакциях для составления плана создания молекулы-цели из молекул — строительных блоков . Система пытается найти оптимальный маршрут синтеза целевой молекулы из любых исходных веществ, применяя ЭП, ограничивающие поиск маршрутами, удовлетворя- [c.263]

Несмотря на возможность сокращения перебора с использованием эвристических методов , автоматизированный поиск оптимального маршрута химического синтеза требует значительных объемов оперативной памяти и машинного времени ЭВМ. Поэтому для решения задач поиска оптимальных маршрутов химического синтеза заданных соединений наиболее целесообразно использовать как эвристические приемы, так и диалоговый режим работы человек — ЭВМ . В этом случае на первом этапе выбор маршрута химического синтеза может остаться за человеком, а ЭВМ будет использоваться для быстрого показа известных реакций получения желаемого конечного или промежуточного продукта, которому химик отдал предпочтение. [c.194]

Автоматизированный синтез маршрутов протекания химических реакций более всего развит применительно к органической химии. Известные подходы к решению этой проблемы можно отнести к двум типам ассоциативному и логическому [1]. Первый основан на том, что маршруты строятся на основе известных реакций для отдельных стадий, а второй — на генерации промежуточных элементов, образующих дерево маршрутов получения целевых продуктов реакции. Различные ветви дерева являются альтернативными вариантами, которые будут отвергаться или приниматься пользователями. Известны практические реализации этих подходов в виде комплексов программ [6—9], отличающиеся способом представления молекул вещества и стратегией синтеза альтернативных маршрутов реакций. [c.443]

Скорость химической реакции по этим маршрутам будет определяться суммой скоростей реакций (д) [c.589]

Задачи планирования маршрутов химического синтеза молекул известных химических соединений. На основе анализа структуры целевой молеку лы распознают функциональные группы, цепи, кольца, избыточность или симметрию скелета молекулы. Затем определяют реакции, позволяющие получать требуемые фрагменты структуры молекул (функциональные группы атомов), в отношении их корректности, однозначности и простоты. Задачу решают с использованием обратной стратегии, т. е. в направлении от структуры целевой молекулы к молекулам исходного сырья. [c.35]

Химические реакции могут развиваться по маршрутам разной сложности. В соответствии с усложнением маршрута математическое описание скорости превращения также усложняется. Наиболее простой для описания маршрут реакции — это образование из одного вещества другого. Когда в результате превращения исходного вещества одновременно выделяется ряд продуктов или параллельно протекает несколько реакций, описание становится сложнее. Кроме реакций, идущих в первую очередь, в реакторе могут протекать последовательные реакции, т. е. взаимодействия или между продуктами первичных реакций и исходными веществами, или только между продуктами. Такое сочетание заставляет прибегать к более громоздким методам описания. В реальных условиях встречаются процессы смешанного типа. [c.203]

Обычно действие катализатора на химическую реакцию понимается как результат понижения катализатором энергии активации реакции. Это может быть либо уменьшение барьера вдоль той же самой координаты реакции, которая функционирует и в отсутствие катализатора, либо катализатор изменяет маршрут движения реагирующих частиц, позволяет им избежать медленные стадии, связанные с преодолением высоких барьеров. Например, для ферментативных реакций важное значение имеет структурное соответствие фермента и субстрата. [c.61]

Приведенный пример показывает, что между скоростями образования участников реакции существуют линейные связи, определяемые стехиометрией итоговых уравнений. Поэтому скорость сложной химической реакции в стационарных условиях можно охарактеризовать скоростями образования веществ, которые принято называть ключевыми. Число ключевых веществ равно рангу матрицы стехиометрических коэффициентов итоговых уравнений Г и может равняться числу независимых маршрутов или быть меньше его. В последнем случае выражение (П,41) с матрицей для стехиометрического базиса устанавливает однозначное соответствие между скоростями по маршрутам и скоростями образования ключевых веществ. [c.39]

Представление сложных реак щй в виде некоторой последовательности элементарных стадий (см. стр. 61) позволяет для отыскания уравнений скоростей реа ций использовать теорию графов. В химической кинетике теория графов впервые была применена Баландиным [3, 4], а затем развита в работах Волькенштейна и Гольдштейна [23, 241 — при изучении ферментативных реакций, и Темкина [98] — для выявления независимых маршрутов сложных реакций. [c.97]

Базисные решения однородной системы линейных уравнений (3.5.2) получили название базисных маршрутов химического превращения, а соответствующие им итоговые реакции — реакций по маршрутам [50—54]. Числа 6 р называют стехиометрическими числами стадий в реакциях по маршрутам [50]. [c.166]

В главе I излагаются общие приемы стехиометрического анализа сложных химических реакций. Рассматриваются вопросы установления числа независимых реакций и реагентов, условия квазистационарности, квазиравновесия и маршрутов реакции. Вводится принцип стехиометрической определенности и обсуждаются условия его применения. [c.6]

Под скоростью стадии 5 в прямом направлении, Гй, или в обратном, г 8, будем понимать число элементарных актов этой стадии соответствующего направления, происходящих за единицу времени в единичном объеме (для гомогенной реакции) или на единичной поверхности (для гетерогенной реакции). Поскольку химическое уравнение маршрута допускает умножение на множитель, для определенности оно должно быть задано. Предполагая, что это сделано, определим пробег реакции по данному маршруту как исчезновение молекул исходных веществ и появление молекул продуктов в числе, указываемом коэффициентами химического уравнения маршрута. Скоростью реакции по маршруту р будем называть число соответствующих пробегов за единицу времени в единичном объеме или на единичной поверхности. В противоположность rs и г 5, которые всегда положительны, / <Р) может быть и отрицательной величиной (в зависимости от того, как задано химическое уравнение). [c.49]

Для целей химической термодинамики нужен только базис итоговых уравнений. Но для химической кинетики важно число базисных маршрутов. Одномаршрутные реакции, т. е. реакции с Я = 1, обладают отличительными особенностями. Например, их [c.62]

Микрокинетические исследования позволяют определить маршруты реакций и выбрать наиболее достоверный и.з них, а также рассчитать порядок и константы скоростей реакций. Эти исследования проводят в лаборатории таким образом, чтобы изучить кинетику химической реакции в чистом виде , без влияния условий перемешивания реагентов, тепловых и диффузионных эффектов и дифференциальных, проточно-интегральных или циркуляционных реакторах. При постановке лабораторных микрокинетических исследований опыты осуществляют с использованием современных научных методов экспериментирования — направленного многофакторного эксперимента, при котором одновременно изменяют несколько наиболее существенных параметров и целенаправленно обеспечивают выход процесса в оптимальны11 режим . При проведении микрокинетических исследований обязательно применяют ЭВМ, на которой быстро просматривают все возможные решения кинетических уравнений и выбирают наиболее достоверный маршрут химической реакции при разных температурных условиях. Использование научного метода направленного многофакторного эксперимента ЭВМ резко сокращает число необходимых опытов и позволяет определить оптимальные условия течения химической реакции. В связи с этим обязательной составной частью оборудования химической лаборатории должна быть ЭВ1 [ (на рис. УН-18 аналоговая машина). - [c.483]

Данные по механизму и кинетике химических реакций имеют не только чисто теоретическое, но и большое практическое значение. Познание механизма реакций заключается в установлении энерге — тически наивыгодных реакционных маршрутов, структуры образующихся в отдельных микростадиях промежуточных веществ (актив — ных комплексов, частиц и др.) в зависимости от типа и строения реагирующих молекул и способа активации реакций. В свою очередь, мехаьсизм реакций является основой для установления кинетических закономерностей протекания реакций во времени в зависимости от параметров химического процесса. [c.16]

При проведении микрокинетических исследований определяют маршруты реакций, выбирают наиболее достоверные из них, а также рассчитывают порядок и контакты скоростей реакций. Эти исследования проводят на специальном лабораторном оборудовании, с тем чтобы изучить кинетику химической реакции в чистом [c.23]

Определить оптимальный в некотором смысле маршрут химического синтеза молекул заданного целевого продукта исходя из допустимого набора исходных веществ и используя известные химические реакции или яа оонове принципа химических аналогий. [c.141]

Рассмотрим алгоритм поиска оптимального маршрута химического синтеза заданного органического соединения исходя из определенного допустимого набора исходных веществ и с использованием известных реакций на основе применения топологической модели в виде двудольного графа химических превращений (ДГХП). [c.189]

Поэтому классификация и определение типа реакций имеют ажнейшее значение при синтезе маршрутов химического превра- eния. В практической реализации рассмотренного подхода (сие- [c.447]

Введением различных добавок к AI I3 можно менять селективность образования того или иного изомера алкилбензола. По-видимому, это объясняется тем, что в присутствии растворителя метилциклогексана и добавки изменяется структура промежуточного реакционного комплекса и прочность связи между органическими компонентами и катализатором в этом комплексе. Однако каталитические свойства и механизмы этих реакций изучены пока недостаточно. Но уже сейчас можно отметить ряд важных для катализа особенностей этих соединений. Одна из них —большее число, чем с AI I3, вероятных маршрутов химических превращений. [c.146]

Современный уровень развития вычислительной техники, информационных систем, локальных и глобальных вычислительных сетей существенно изменил требования к нодгоговке специалистов с высшим образованием. Это относится и к подготовке специалистов химико-технологического профиля. Значительные изменения относятся к подготовке специалистов, занятых в области проектирования химико-технологических установок и производств (здесь требуется от специалисаа уметь работать с различными базами данных по свойствам веществ, типам аппаратов и др., умение работать с пакетами прикладных про)рамм, умение использовать вычислительную технику в составлении чертежей установок, оформления спецификаций и описания технических заданий и др.) к подготовке специалистов в области управления технологическими процессами и производствами (требуется от специалиста уметь оценивать коньюктуру рыш а для эффективного формирования номенклатуры продукции, умения разрабатывать системы автоматического регулирования на новой современной технической базе и т.п.) в области разработки новых процессов и аппаратов химических и биотехнологических производств, нефтепереработки и нефтехимии (требуется от специалиста все более глубокое проникновение в суть процессов - маршрутов и кинетики химических реакций, реакций микробиологического синтеза, умение моделировать и прогнозировать протекание процессов в условиях удаленных от равновесия, умение моделировать процессы с нелинейными эффектами, процессы, протекающие на границе устойчивости и т.п.). [c.30]

Обычно полагают, что характер изменения числа молей (объема) при выжиге кокса односторонний N N0. Это верно, если рассматривать только химические реакции. Тогда вследствие образования монооксида углерода по маршруту С-Ь 0,502- СО происходит увеличение реакционного объема. В действительности характер изменения сложнее. Качественный анализ кинетических уравнений (4.6) показывает, что могут быть реализованы такие условия окисления кокса, когда в начальный период выжига будут идти преимушественно процёЛы адсорбции кислорода и его диффузии в объеме коксовых гранул. И хотя число молей вследствие образования СО частично увеличивается, суммарный итог обратный-число молей газовой смеси уменьшается. Этот э ект обнаружен экспериментально [29] и подтвержден расчетами на ЭВМ. [c.68]

После генерации дерева химического синтеза необходимо найти оптимальный маршрут химического синтеза (последовательность реакций), обеспечивающий превращение молекул исходного сырья в молекулы целевых продуктов с учетом различных ограничений (токсичность промежуточных соединений, канцеро-генность и мутагенность сырья, показатели выхода и качества продуктов и др.). [c.36]

В тоже время, в отдельных случаях построение кинетических моделей и идентификация маршрутов протекания реакций допускают и более простые решения. Это относится к классам химических реакций, дая которых с достаточной степенью достоверности известна схема их протекания. Это реакции последовательно-параллельного гипа (полиоксиэтшшрования, кислотной полимеризации олефинов, галогенирования и некоторых других типов). [c.18]

Принимаемые допущения о наличии лимитирующей простой реакции в сложной стехиометрически неопределенной системе позволяют, так же как с помощью метода квазистационарного состояния, получить уравнение скорости реакции, не содержащее неизвестных концентраций промежуточных образований. К недостатку следует отнести приближенный характер получаемых уравнений, невозможность (как и в предыдущем случае) раздельного определения всех констант простых реакций. Кроме того, в этом случае для заданной реакционной системы имеется не одно, а несколько уравнений скорости реакций, каждое из которых отвечает определенному предельному случаю, например, лимитированию всей сложной реакции какой-либо одной простой реакцией для реакционной системы с одним маршрутом и т. п. Последнее в свою очередь требует указания четких границ перехода от одного предельного состояния системы к другому в зависимости от внешних условий проведения реакции. Все это чрезвычайно усложняет создание математической модели сложной химической реакции. [c.34]

В третьем издании курса рассмотрены вопросы, которые приобрели фундаментальное значение, но не затрагивались в прежних изданиях. В гл. III ( Элементарные химические реакции ) введен параграф, посвященный вычислению констант скоростей с помощью корреляционных соотношений, рассматриваемые типы элементарных реакций дополнены реакциями переноса электронов, лежащими в основе большого числа окислительно-восстановительных процессов. В параграфе, посвященном методу квазисгяционарных концентраций, подробно рассмотрена общая теория стационарных реакций, введено понятие маршрута и с этих позиций рассмотрены кинетические схемы основных типов сложных реакций — сопрялжнных, каталитических и цепных. [c.6]

Как видно из предыдущих параграфов, вопрос о маршрутах в сложных химических реакциях и кинетических характеристиках реакций решается на основании экспериментальных данных в виде кинетических кривых скоростей реакций. Часто кинетика многостадийной реакции осложнена автокатализом, автоингибированием и химической индукцией. в таких случаях при решении обратной задачи полезно использовать кинетическую информацию не в виде кинетических кривых, а концентрационными соотношениями. Такие графики позволяют ответить на вопрос о том, как превращаются продукты (параллельно, последовательно и т. д.), каковы порядки реакции и относительные константы скорости. Ниже приводится ряд примеров. [c.59]

Таким образом, физический механизм магнитно-спиновых эффектов в химических реакциях состоит в том, что в элементарной стадии химической реакции при движении вдоль координаты реакции система проходит область вырождения диабатических термов и в тех случаях, когда время пребывания в этой области достаточно велико, так что 1, даже очень малые магнитные возмущения могут изменить канал реакции, маршрут движения вдоль координаты реакции. Например, сверхтонкое взаимодействие неспаренных электронов с протонами в органических свободных радикалах порядка 10 -10 рад/с. Это означает, что в области вырождения состояний реагенты должны провести 1-100 наносекунд для того, чтобы сверхтонкое взаимодействие успело эффективно смешать электронные термы, вызвать синглет-триплетные переходы. Именно такие условия реализуются, например, в спин-коррелированных РП, в бирадикалах, электрон-дырочных парах. Об этом будет вторая лекция. [c.12]

Однако первому базису (I-III) отвечает стехиометрически зависимый базис итоговых реакций. Так, итоговое уравнение по третьему маршруту оказывается линейной комбинацией итоговых уравнений первых двух маршрутов, III = 21 - II. Базис маршрутов и реакций Г - ПГ линейно независим. При этом маршрут Ш, полученный комбднацией трех маршрутов = ст - 2аа-1- а", не описывает никакого химического превращения и называется пустым маршрутом. [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология