Reaktionsmekanismen er en detaljeret beskrivelse af processen med omdannelse af reaktanter til produkter, herunder den størst mulige beskrivelse af sammensætning, struktur, geometri, energi og andre egenskaber af mellemprodukter , overgangstilstande og produkter. Beskrivelsen af mekanismen inkluderer ofte betegnelser vedrørende elektronernes bevægelse i partikler, der ledsager overgangen fra produkter til reaktanter. En acceptabel reaktionsmekanisme skal være i overensstemmelse med eksperimentelle data, for eksempel reaktionens stereokemi , dens støkiometri , kinetiske ligning osv. Vi taler om en acceptabel mekanisme, da det ikke er ualmindeligt i tilfælde, hvor flere mulige mekanismer opfylder dataene opnået. For de fleste reaktioner er det fulde sæt af data, der er nødvendige for at etablere en præcis mekanisme, ikke kendt, og foreslåede mekanismer er baseret på ufuldstændige data [1] . Af denne grund kan man enten foreslå eller tilbagevise den tidligere foreslåede reaktionsmekanisme. Udsagnet om beviset for reaktionsmekanismen ser ud til at være forkert.
Ifølge spinselektionsreglerne skelnes spin-forbudte og spin-tilladte reaktionsmekanismer. Reaktionsmekanismen er spin-forbudt, hvis nogen af de elementære stadier af reaktionen forløber med en ændring i de reagerende partiklers spin -tilstand i forhold til produkterne eller mellemprodukterne. Hvis spin-tilstanden af de involverede partikler bevares under hele reaktionen, omtales mekanismen som spin-tilladt. Det skal bemærkes, at udtrykket "spin-forbudt" ikke er absolut, og at tage hensyn til spin-orbital , spin-spin og andre interaktioner, når reaktionsmekanismen beskrives, fjerner forbuddet mod spin-konservering. Disse mekanismer kan konkurrere med hinanden, hvilket fører til forskellige reaktionsprodukter [2] . Sandsynligheden for et spin-forbudt trin er altid mindre end et, og i denne forstand taber det til et spin-tilladt et [3] . Reaktionens endelige kinetik og termodynamik afhænger dog ikke kun af overgangssandsynligheden på det kritiske punkt, men også af størrelsen af den barriere, der skal overvindes. Den spin-forbudte mekanisme er blevet foreslået til at beskrive forskellige reaktioner, herunder inden for uorganisk [4] , biouorganisk [5] og organometallisk kemi [6] . Et slående eksempel på en spin-forbudt proces er interkombinationskonverteringen, mens et eksempel på en spin-tilladt proces er den interne konvertering.
I øjeblikket er notationen foreslået af Christopher Ingold i bogen "Structure and Mechanism in Organic Chemistry" mest almindeligt brugt til at udpege reaktionsmekanismer . Ingold inddelte mekanismerne i flere hovedtyper og udpegede nogle af dem med en bestemt forkortelse: addition ( A / Ad ), eliminering ( E ), substitution ( S ), omlejringer osv. Ifølge dette system tilhørte reaktionerne også forskellige grupper af natur stadiet for dannelse eller ødelæggelse af bindingen. Således blev nukleofile , elektrofile og radikale reaktioner isoleret. De blev betegnet med henholdsvis symbolerne N , E og R , der blev placeret som et underskrift efter reaktionstypen. For eksempel blev elektrofile additionsreaktioner forkortet A E eller Ad E [7] .
I 1988 foreslog IUPAC en ny navnekonvention for mekanismer. Den er baseret på beskrivelsen af de grundlæggende handlinger til at skabe og bryde bånd. Disse handlinger er betegnet som henholdsvis A og D og er skrevet sammen, hvis processen er en samordnet additionsspaltning, eller adskilt af et "+"-tegn, hvis disse to handlinger forekommer som separate trin af reaktionen. For mellemliggende situationer, når mellemproduktet lever i meget kort tid (mindre end diffusionstiden ), men længere end den oscillerende bevægelse i molekylet forekommer , anvendes i stedet for "+"-tegnet "*"-tegnet [8] .
Underskrifterne N og E bruges sammen med symbolerne A og D , hvis nukleofile/nukleofuge eller elektrofile/elektrofugegrupper er involveret i reaktionen. Indeks R bruges til homolytiske (radikale) simpleste ændringer i molekylet. Lignende indeks, skrevet med små bogstaver, bruges i de tilfælde, hvor der sker en elementær handling i de såkaldte perifere atomer, det vil sige, at atomer, der ikke direkte danner en A–B-binding, dannes eller brydes. Tilsvarende gælder reglerne for cykliske systemer og andre mere komplekse sager. Da denne tilgang indebærer en registrering af hvert brud og hver dannelse af en binding, har de traditionelle betegnelser for mekanismer (ifølge Ingold) her fået en ret besværlig form [8] .
| Ingold | IUPAC |
|---|---|
| S N 2 | A N D N |
| S N 1 | D N + A N |
| S E 1 | D E + A E |
| E1 | D N + D H (eller D N + D E ) |
| E2 | A xh D H D N |
| E1cB | A n D E + D N (eller A xh D H + D N ) |
IUPAC forklarede selv behovet for en ny notation ved at sige, at Ingold-nomenklaturen ikke er beregnet til at beskrive mekanismerne, men at angive typen af transformation, som et resultat af hvilke tvetydige situationer kan opstå, når f.eks. Ingold-notationen S E 2 bruges både til et-trins aromatisk substitution og til en to-trins reaktion ved et alifatisk carbonatom [9] .