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生成物は、化学反応から形成される種である。[1]化学反応中、反応物は高エネルギー遷移状態を経た後、生成物に変換される。このプロセスの結果、反応物は消費される。これは自発的な反応である場合もあれば、遷移状態のエネルギーを下げる触媒や、反応が起こるために必要な化学環境を提供する溶媒によって媒介される場合もある。化学式で表される場合、生成物は、可逆反応の場合でも、慣例により右側に描かれる。[2]生成物のエネルギーなどの特性は、反応が発エルゴン的か吸エルゴン的かなど、化学反応のいくつかの特性を決定するのに役立つ。さらに、生成物の特性により、特に生成物が反応物とは異なる物質の状態である場合、化学反応後の抽出や精製が容易になることがある。
化学研究の多くは、有益な生成物の合成と特性評価、および望ましくない生成物の検出と除去に焦点を当てています。合成化学者は、新しい化学物質を設計し、化学物質を合成するための新しい方法を開発する研究化学者と、化学物質の生産を拡大し、より安全で、より環境的に持続可能で、より効率的なものにするプロセス化学者に細分化できます。 [3]その他の分野には、生物によって生成された生成物を分離し、これらの生成物を特性評価して研究する天然物化学者が含まれます。
反応の決定
化学反応の生成物は、反応のさまざまな側面に影響を及ぼします。生成物のエネルギーが反応物よりも低い場合、反応は過剰なエネルギーを放出し、発熱反応となります。このような反応は熱力学的に有利であり、自然に起こる傾向があります。ただし、反応速度が十分に速い場合、反応は観察できないほど遅く起こるか、まったく起こらない場合があります。これは、大気圧でのダイヤモンドからエネルギーの低いグラファイトへの変換の場合に当てはまります。このような反応では、ダイヤモンドは準安定であると見なされ、グラファイトへの変換は観察されません。[4] [5]
生成物の化学エネルギーが反応物よりも高い場合、反応にはエネルギーが必要となり、したがって吸エネルギー反応となります。さらに、生成物が反応物よりも不安定な場合、レフラーの仮定によれば、遷移状態は反応物よりも生成物に近くなります。[6]生成物が不溶性で溶液から沈殿するのに対し、反応物は溶解したままの場合など、生成物が反応物と大きく異なるため、反応後に簡単に精製できる場合があります。
歴史
19世紀半ば以降、化学者は化学製品の合成にますます熱中するようになりました。[7]天然物化学者など、製品の単離と特性評価に焦点を当てた分野は、この分野で依然として重要であり、合成化学者と彼らの貢献の組み合わせにより、今日の化学を理解するための枠組みの多くが生まれました。[7]
合成化学の多くは、新薬の設計や創出、新しい合成技術の発見など、新しい化学物質の合成に関係しています。2000年代初頭から、プロセス化学は、化学合成を産業レベルにスケールアップし、これらのプロセスをより効率的、より安全、かつ環境に配慮したものにする方法を見つけることに焦点を当てた、合成化学の独自の分野として浮上し始めました。[3]
生化学
生化学において、酵素は基質を生成物に変換する生物学的触媒として機能します。[8]例えば、酵素ラクターゼの生成物はガラクトースとグルコースであり、これらは基質ラクトースから生成されます。
- ここで、S は基質、P は生成物、E は酵素です。
製品の乱雑さ
いくつかの酵素は、単一の基質を複数の異なる生成物に変換するという一種の乱交性を示します。これは、反応がさまざまな化学生成物に分解される高エネルギー遷移状態を経て起こる場合に発生します。[9]
製品阻害
いくつかの酵素は、反応生成物が酵素に結合してその活性を低下させることによって阻害される。 [10]これは代謝経路を制御する負のフィードバックの一形態として代謝の調節において重要となり得る。[11]生成物阻害はバイオテクノロジーにおいても重要なトピックであり、この効果を克服することで生成物の収量を増やすことができる。[12]
参照
参考文献
- ^ McNaught, AD; Wilkinson, A. (2006). [製品] 化学用語集、第 2 版 (「ゴールドブック」)。Blackwell Scientific Publications、オックスフォード。doi : 10.1351/ goldbook。ISBN 978-0-9678550-9-7。
- ^ McNaught, AD; Wilkinson, A. (2006). [化学反応式] 化学用語集、第 2 版 (「ゴールドブック」)。Blackwell Scientific Publications、オックスフォード。doi : 10.1351/ goldbook。ISBN 978-0-9678550-9-7。
- ^ ab Henry, Celia M. 「DRUG DEVELOPMENT」。Chemical and Engineering News 。 2014年9月13日閲覧。
- ^ McNaught, AD; Wilkinson, A. (2006). [ダイヤモンド] 化学用語集、第 2 版 (「ゴールドブック」)。Blackwell Scientific Publications、オックスフォード。doi : 10.1351/ goldbook。ISBN 978-0-9678550-9-7。
- ^ McNaught, AD; Wilkinson, A. (2006). [メタ安定性] 化学用語集、第 2 版 (「ゴールドブック」)。Blackwell Scientific Publications、オックスフォード。doi : 10.1351/ goldbook。ISBN 978-0-9678550-9-7。
- ^ McNaught, AD; Wilkinson, A. (2006). [メタ安定性] 化学用語集、第 2 版 (「ゴールドブック」)。Blackwell Scientific Publications、オックスフォード。doi : 10.1351/ goldbook。ISBN 978-0-9678550-9-7。
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- ^ Hutson NJ、Kerbey AL、Randle PJ、Sugden PH (1979)。「インスリン作用によるピルビン酸脱水素酵素の調節」。Prog . Clin. Biol. Res . 31 : 707–19 . PMID 231784。
- ^ Schügerl K, Hubbuch J (2005). 「統合バイオプロセス」. Curr. Opin. Microbiol . 8 (3): 294– 300. doi :10.1016/j.mib.2005.01.002. PMID 15939352.