En química , la ruptura de enlaces , o fisión de enlaces , es la división de enlaces químicos . Esto puede denominarse generalmente disociación cuando una molécula se divide en dos o más fragmentos. [1]
En general, existen dos clasificaciones para la ruptura de enlaces: homolítica y heterolítica , según la naturaleza del proceso. Las energías de excitación de triplete y singlete de un enlace sigma se pueden utilizar para determinar si un enlace seguirá la vía homolítica o heterolítica. [2] Un enlace sigma metal-metal es una excepción porque la energía de excitación del enlace es extremadamente alta, por lo que no se puede utilizar para fines de observación. [2]
En algunos casos, la ruptura de enlaces requiere catalizadores . Debido a la alta energía de disociación de enlaces C−H , alrededor de 100 kcal/mol (420 kJ/mol), se requiere una gran cantidad de energía para separar el átomo de hidrógeno del carbono y unir un átomo diferente al carbono. [3]
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En la escisión homolítica, u homólisis , los dos electrones de un enlace covalente escindido se dividen equitativamente entre los productos. Este proceso también se conoce como fisión homolítica o fisión radical . La energía de disociación de un enlace es la cantidad de energía necesaria para escindir el enlace de forma homolítica. Este cambio de entalpía es una medida de la fuerza del enlace .
La energía de excitación del triplete de un enlace sigma es la energía necesaria para la disociación homolítica, pero la energía de excitación real puede ser mayor que la energía de disociación del enlace debido a la repulsión entre electrones en el estado triplete . [2]
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En la escisión heterolítica, o heterólisis , el enlace se rompe de tal manera que el par de electrones compartido originalmente permanece con uno de los fragmentos. De este modo, un fragmento gana un electrón, ya que tiene ambos electrones de enlace, mientras que el otro fragmento pierde un electrón. [4] Este proceso también se conoce como fisión iónica.
La energía de excitación singlete de un enlace sigma es la energía necesaria para la disociación heterolítica, pero la energía de excitación singlete real puede ser menor que la energía de disociación de enlace de la heterólisis como resultado de la atracción coulombiana entre los dos fragmentos iónicos. [2] La energía de excitación singlete de un enlace sigma silicio-silicio es menor que la del enlace sigma carbono-carbono, aunque sus fuerzas de enlace son 80 kJ/mol y 70 kJ/mol respectivamente, porque el silicio tiene mayor afinidad electrónica y menor potencial de ionización que el carbono. [2]
La heterólisis ocurre naturalmente en reacciones que involucran ligandos donantes de electrones y metales de transición que tienen orbitales vacíos. [4]
En una apertura de anillo, la molécula escindida permanece como una sola unidad. [5] El enlace se rompe, pero los dos fragmentos permanecen unidos por otras partes de la estructura. Por ejemplo, un anillo de epóxido se puede abrir mediante la escisión heterolítica de uno de los enlaces polares carbono-oxígeno para dar una estructura acíclica única. [5]
En bioquímica , el proceso de descomposición de moléculas grandes mediante la ruptura de sus enlaces internos se denomina catabolismo . Las enzimas que catalizan la ruptura de enlaces se denominan liasas , a menos que operen por hidrólisis u oxidorreducción , en cuyo caso se denominan hidrolasas y oxidorreductasas respectivamente.
En proteómica , los agentes de escisión se utilizan en el análisis del proteoma, donde las proteínas se escinden en fragmentos peptídicos más pequeños. [6] Algunos ejemplos de agentes de escisión utilizados son el bromuro de cianógeno , la pepsina y la tripsina . [6]