‘壹’ 自由基是什么意思
自由基,化学上也称为“游离基”,是指化合物的分子在光热等外界条件下,共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。(共价键不均匀裂解时,两原子间的共用电子对完全转移到其中的一个原子上,其结果是形成了带正电和带负电的离子,这种断裂方式称之为键的异裂。)在书写时,一般在原子符号或者原子团符号旁边加上一个“·”表示没有成对的电子。如氢自由基(H·,即氢原子)、氯自由基(Cl·,即氯原子)、甲基自由基(CH3·)。自由基反应在燃烧、气体化学、聚合反应、等离子体化学、生物化学和其他各种化学学科中扮演很重要的角色。历史上第一个被发现和证实的自由基是由摩西·冈伯格在1900年于密歇根大学发现的三苯甲基自由基。[1] 中国有机化学家刘有成院士在自由基化学领域也做出了杰出贡献。
‘贰’ 什么叫自由基通俗理解
历史上第一个被发现和证实的自由基是由摩西·冈伯格在1900年于密歇根大学发现的三苯甲基自由基,该自由基在隔绝空气的条件下发生二聚,形成“六苯基乙烷”
简单的有机自由基,如甲基自由基、乙基自由基,是在20年代通过气相反应证实的。有机自由基作为活泼中间体,是在30年代由D.H.海伊、W.A.沃特斯和M.S.卡拉施等的研究发现的。
自由基的形成方式
在一个化学反应中,或在外界(光、热、辐射等)影响下,分子中共价键断裂,使共用电子对变为一方所独占,则形成离子;若分裂的结果使共用电子对分属于两个原子(或基团),则形成自由基。
有机化合物(Organic compounds)发生化学反应时,总是伴随着一部分共价键(covalent bond)的断裂和新的共价键的生成。当共价键发生均裂(homolyticbondcleavage)时,两个成键电子的分离,所形成的碎片有一个未成对电子,如H·,CH·,Cl·等。若是由一个以上的原子组成时,称为自由基(radical)。因为存在未成对电子,自由基和自由原子非常的活泼,通常无法分离得到。不过在许多反应中,自由基和自由原子以中间体的形式存在,尽管浓度很低,存留时间很短。
外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基,使核酸突变,这是人类衰老和患病的根源。体内活性氧自由基具有一定的功能,如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏作用,导致人体正常细胞和组织的损坏,从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。
自由基还可以通过一个原子或者分子的氧化还原过程来形成。
形成反应
形成
自由基又称游离基,是具有非偶电子的基团或原子,它有两个主要特性:
一是化学反应活性高;
二是具有磁矩。
在一个化学反应中,或在外界(光、热等)影响下,分子中共价键分裂的结果,使共用电子对变为一方所独占,则形成离子;若分裂的结果使共用电子对分属于两个原子(或基团),则形成自由基。包括以下产生方式:
①引发剂引发,通过引发剂分解产生自由基
②热引发,通过直接对单体进行加热,打开乙烯基单体的双键生成自由基
③光引发,在光的激发下,使许多烯类单体形成自由基而聚合
④辐射引发,通过高能辐射线,使单体吸收辐射能而分解成自由基
⑤等离子体引发,等离子体可以引发单体形成自由基进行聚合,也可以使杂环开环聚合
⑥微波引发,微波可以直接引发有些烯类单体进行自由基聚合。
人体影响
众多医学研究及临床试验证明:人体细胞电子被抢夺是万病之源,自由基ROS是一种缺乏电子的物质(不饱和电子物质),进入人体后到处争夺电子,如果夺去细胞蛋白分子的电子,使蛋白质接上支链发生烷基化,形成畸变的分子而致癌。该畸变分子由于自己缺少电子,又要去夺取邻近分子的电子,又使邻近分子也发生畸变而致癌。这样,恶性循环就会形成大量畸变的蛋白分子。基因突变,形成大量癌细胞,最后出现癌症。而当自由基或畸变分子抢夺了基因的电子时,人就会直接得癌症。人体得到负离子后,由于负离子带负电有多余的电子,可提供大量电子,而阻断恶性循环,癌细胞就可防止或被抑制。[3]
反应
有机化合物(Organic compounds)发生化学反应时,总是伴随着一部分共价键(covalent bond)的断裂和新的共价键的生成。例如酪氨酸自由基(tyrosine radical),共价键的断裂可以有两种方式:均裂(homolytic bond cleavage)和异裂(heterolyticcleavage)。键的断裂方式是两个成键电子在两个参与原子或碎片间平均分配的过程称为键的均裂(homolyticbondcleavage)。两个成键电子的分离可以表示为从键出发的两个单箭头。所形成的碎片有一个未成对电子,如H·,CH3·,Cl·等。若是由一个以上的原子组成时,称为自由基(radical)。因为它有未成对电子,自由基和自由原子非常的活泼,通常无法分离得到。不过在许多反应中,自由基和自由原子以中间体的形式存在,尽管浓度很低,存留时间很短。这样的反应称为自由基反应(radical reactions)。