وسيط التفاعل

في الكيمياء ، يُعرف المركب الوسيط ، أو الوسيط ، بأنه كيان جزيئي ينشأ ضمن سلسلة تفاعل كيميائي متدرج . ويتشكل عندماناتج تفاعل خطوة أولية ، من المتفاعلات و/أو المركبات الوسيطة السابقة، ولكنه يُستهلك في خطوة لاحقة. لا يظهر في المعادلة الكيميائية للتفاعل الكلي. ^{[ 1 ]} على سبيل المثال، لنفترض هذا التفاعل الافتراضي:

أ + ب → ج + د

إذا كان هذا التفاعل الكلي يتألف من خطوتين أساسيتين على النحو التالي:

أ + ب → س

X → C + D

إذن، X هو وسيط تفاعلي.

غالباً ما يتم اختصار عبارة " وسيط التفاعل" إلى كلمة واحدة هي " وسيط" ، وهذا هو الشكل المفضل لدى الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) لهذا المصطلح. ^{[ 2 ]}

في معظم الحالات غير البيولوجية، يكون وسيط التفاعل وسيطًا نشطًا : وهو نوع كيميائي قصير العمر وعالي الطاقة، شديد التفاعل لدرجة يصعب معها عزله. عند تكوّنه في تفاعل كيميائي ، يتحول بسرعة إلى جزيء أكثر استقرارًا. ولا يمكن عزل هذه المركبات وتخزينها إلا في حالات استثنائية، مثل درجات الحرارة المنخفضة أو العزل باستخدام المصفوفة . وبدلًا من ذلك، لا يمكن رصد الوسائط النشطة إلا من خلال طرق التحليل الطيفي السريعة . وعندما يُشير وجودها إلى ذلك، يمكن أن تساعد الوسائط النشطة في تفسير كيفية حدوث التفاعل الكيميائي. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

يُعرّف الكتاب الذهبي للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ^{[ 7 ]} المركب الوسيط بأنه مركب له عمر أطول من عمر الاهتزاز الجزيئي ، ويتكون (مباشرةً أو غير مباشرةً) من المواد المتفاعلة، ويتفاعل لاحقًا ليعطي (مباشرةً أو غير مباشرةً) نواتج التفاعل الكيميائي . ويُميّز شرط العمر المركبات الوسيطة الحقيقية والمختلفة كيميائيًا، سواءً عن الحالات الاهتزازية أو عن حالات الانتقال (التي، بحكم تعريفها، لها أعمار قريبة من عمر الاهتزاز الجزيئي).

تختلف معدلات تفاعل الخطوات المتعددة اختلافًا كبيرًا . وعندما يكون هذا الاختلاف كبيرًا، يمكن وصف أحد المركبات الوسيطة التي تُستهلك بسرعة أكبر من غيرها بأنها مركب وسيط نسبي .

الوسيط التفاعلي هو وسيط لا يبقى في مزيج النواتج نظرًا لقصر عمره. وعادةً ما تكون الوسائط التفاعلية عالية الطاقة، وغير مستقرة، ونادرًا ما يتم عزلها.

تشترك المركبات الوسيطة التفاعلية في العديد من الخصائص:

• تركيز منخفض بالنسبة لركيزة التفاعل وناتج التفاعل النهائي
• باستثناء الكربانيونات، لا تخضع هذه المركبات الوسيطة لقاعدة لويس الثمانية ، ومن هنا تأتي فعاليتها العالية.
• غالباً ما ينتج عن التحلل الكيميائي لمركب كيميائي
• غالباً ما يكون من الممكن إثبات وجود هذا النوع بالوسائل الطيفية
• يجب أخذ تأثيرات القفص في الاعتبار
• غالباً ما يتم تحقيق الاستقرار عن طريق الاقتران أو الرنين
• غالباً ما يصعب تمييزها عن حالة الانتقال
• إثبات الوجود عن طريق الاحتجاز الكيميائي

• 
  متطرف
• 
  كاربين
• 
  كاربوكاتيون
• 
  كاربانيون
• 
  كاربين
• 
  بنزين (أراين)

كاربوكاتيون

تُستخدم الكاتيونات ، وخاصة الكربوكاتيونات ، كمركبات وسيطة في تفاعلات الإضافة الإلكتروفيلية إلى الألكينات ، وتفاعلات الاستبدال من النوع SN1، وتفاعلات _الحذف من النوع E1 . على سبيل المثال، في تفاعل إضافة HX، تعمل الرابطة باي في الألكين ككاشف نيوكليوفيلي وترتبط ببروتون جزيء HX، حيث X ذرة هالوجين . ينتج عن ذلك تكوين مركب كربوكاتيوني وسيط، ثم يرتبط X بذرة الكربون الموجبة المتاحة، كما في التفاعل التالي ذي الخطوتين. ^{[ 8 ]}

CH ₂ CH ₂ + HX → CH ₃ CH + 2 + X ⁻

CH₃CH₂ + 2 + ^X⁻ → _{CH₃CH₂X​}​​_​​

وتتمثل العملية العكسية تحديداً في إزالة E1: ^{[ 8 ]}

في السياق البيولوجي، تُعدّ وسائط التفاعل عادةً جزيئات مستقرة؛ إذ تحدث التفاعلات عبر التحفيز الإنزيمي، وقد يؤدي التفاعل غير المنضبط إلى تلف الخلايا . ويمكن أن يساعد فحص وسائط التفاعل في فهم آليات الإشارات الخلوية والتحفيز. على سبيل المثال، تكتسب البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية من نوع بيتا لاكتام ، مثل البنسلين، من خلال إنزيم ميتالو-بيتا لاكتاماز. وقد كشفت تقنيات التحليل الطيفي أن وسيط التفاعل لإنزيم ميتالو-بيتا لاكتاماز يستخدم الزنك في مسار المقاومة. ^{[ 10 ]}

يُعدّ بروتين AAA-ATPase p97 مثالًا آخر على أهمية وسائط التفاعل، فهو يُستخدم في العديد من العمليات الأيضية الخلوية. ويرتبط p97 أيضًا بالأمراض التنكسية والسرطان . وقد وجدت دراسة تناولت وسائط التفاعل لوظيفة AAA-ATPase p97 أن وسيط النيوكليوتيد ADP.P _i مهم في عمل p97 الجزيئي. ^{[ 11 ]}

ومن الأمثلة الأخرى على وسائط التفاعل ذات الأهمية البيولوجية إنزيمات RCL، التي تحفز الروابط الجليكوسيدية . عند دراستها باستخدام التحلل الميثانولي ، وُجد أن التفاعل يتطلب تكوين وسيط تفاعل. ^{[ 12 ]}

• المركب المنشط
• حالة انتقالية

• الوسائط المتعلقة بالمركبات الوسيطة التفاعلية على ويكيميديا ​​كومنز