自由基 -有害化合物

自由基

有害化合物
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自由基,化學上也稱為"游離基",是指化合物的分子在光熱等外界條件下,共價鍵發生均裂而形成的具有不成對電子的原子或基團。(共價鍵不均勻裂解時,兩原子間的共用電子對完全轉移到其中的一個原子上,其結果是形成了帶正電和帶負電的離子,這種斷裂方式稱之為鍵的異裂。)在書寫時,一般在原子符號或者原子團符號旁邊加上一個"·"表示沒有成對的電子。如氫自由基(H·,即氫原子)、自由基(Cl·,即氯原子)、甲基自由基(CH3·)。自由基反應在燃燒、氣體化學、聚合反應電漿化學、生物化學和其他各種化學學科中扮演很重要的角色。歷史上第一個被發現和證實的自由基是由摩西·岡伯格在1900年於密西根大學發現的三苯甲基自由基。 中國有機化學家劉有成院士在自由基化學領域也做出了傑出貢獻。

  • 中文名稱
    自由基、游離基
  • 外文名稱
    Free radical
  • 性質
    強氧化性
  • 反應條件
    光熱
  • 釋義
    具有非偶電子的基團或原子
  • 學科
    化學
  • 特性
    活性高、具有磁矩
  • 化學名稱
    游離基

概述

自由基,化學上也稱為“遊離基”,是指化合物的分子在光熱等外界條件下,共價鍵發生均裂而形成的具有不成對電子的原子或基團。

在書寫時,一般在原子符號或者原子團符號旁邊加上一個“·”表示沒有成對的電子。

自由基自由基

如氫自由基(H·,即氫原子)、氯自由基(Cl·,即氯原子)、甲基自由基(CH3·)

自由基反應在燃燒、氣體化學、聚合反應、電漿化學、生物化學和其他各種化學學科中扮演很重要的角色。

歷史上第一個被發現和證實的自由基是由摩西·岡伯格在1900年于密歇根大學發現的三苯甲基自由基。

中國有機化學家劉有成院士在自由基化學領域也做出了傑出貢獻。

註:人體專一清除氧自由基物質是超氧化物歧化酶,SOD能與氧自由基結合轉化為無害的水。

形成及反應

形成

自由基又稱遊離基,是具有非偶電子的基團或原子,它有兩個主要特徵

自由基

一是化學反應活性高;

二是具有磁矩。

在一個化學反應中,或在外界(光、熱等)影響下,分子中共價鍵分裂的結果,使共用電子對變為一方所獨佔,則形成離子;若分裂的結果使共用電子對分屬于兩個原子(或基團),則形成自由基。  

反應

有機化合物(Organic compounds)發生化學反應時,總是伴隨著一部分共價鍵(covalent bond)的斷裂和新的共價鍵的生成。例如酪氨酸自由基(tyrosine radical),共價鍵的斷裂可以有兩種方式:均裂(homolytic bond cleavage)和異裂(heterolyticcleavage)。鍵的斷裂方式是兩個成鍵電子在兩個參與原子或碎片間平均分配的過程稱為鍵的均裂(homolyticbondcleavage)。兩個成鍵電子的分離可以表示為從鍵出發的兩個單箭頭。所形成的碎片有一個未成對電子,如H·,CH·,Cl·等。若是由一個以上的原子組成時,稱為自由基(radical)。因為它有未成對電子,自由基和自由原子非常的活潑,通常無法分離得到。不過在許多反應中,自由基和自由原子以中間體的形式存在,盡管濃度很低,存留時間很短。這樣的反應稱為自由基反應(radical reactions)。  

產生方法

①引發劑引發,通過引發劑分解產生自由基

②熱引發,通過直接對單體進行加熱,開啟乙烯基單體的雙鍵生成自由基

③光引發,在光的激發下,使許多烯類單體形成自由基而聚合

④輻射引發,通過高能輻射線,使單體吸收輻射能而分解成自由基

⑤電漿引發,電漿可以引發單體形成自由基進行聚合,也可以使雜環開環聚合

⑥微波引發,微波可以直接引發有些烯類單體進行自由基聚合。  

中國對自由基的認識

超氧化物歧化酶(SOD)近年來,隨著中國民物質生活水準和對生活質量的要求不斷提高,人們對保健知識的需求也與日俱增,近一段時間內,在有關保健知識的傳播中,一個新的名詞--自由基出現的頻率越來越高,保健用品中、化妝品中、煙草中、日常食品中等…..那麽,究竟什麽是自由基,它與我們人類的健康有什麽關系呢?

簡單的說,在我們這個由原子組成的世界中,有一個特別的法則,這就是,隻要有兩個以上的原子組合在一起,它的外圍電子就一定要配對,如果不配對,它們就要去尋找另一個電子,使自己變成穩定的物質。科學家們把這種有著不成對的電子的原子或分子叫做自由基。

自由基非常活躍,非常不安分。就象我們人類社會中的不甘寂寞的單身漢一樣,如果總也找不到理想的伴侶,可能就會成為社會不安定的因素。那它是如何產生的呢?又如何對人的身體產生危害的呢?早在上個世紀末90年代初期,中國大陸對自由基的認知來自于北京卷煙廠在出口產品定單中外方產品的要求,外方,尤其是日本提出,吸煙危害人體健康,不僅僅是尼古丁、焦油,還有一種更厲害的物質是自由基。

當一個穩定的原子的原有結構被外力打破,而導致這個原子缺少了一個電子時,自由基就產生了。于是它就會馬上去尋找能與自己結合的另一半。它活潑,很容易與其他物質發生化學反應。當它與其他物質結合的過程中得到或失去一個電子時,就會恢復平衡,變成穩定結構。這種電子得失的活動對人類可能是有益的,也可能是有害的。

一般情況下,生命是離不開自由基活動的。我們的身體每時每刻都從裏到外的運動,每一瞬間都在燃燒著能量,而負責傳遞能量的搬運工就是自由基。當這些幫助能量轉換的自由基被封閉在細胞裏不能亂跑亂竄時,它們對生命是無害的。但如果自由基的活動失去控製,超過一定的量,生命的正常秩序就會被破壞,疾病可能就會隨之而來。

所以說自由基是一把雙刃劍。認識自由基,了解自由基對人體的作用,對健康十分必要。

存在空間

這種缺少了一個電子,而又非常活躍的原子或分子的自由基,存在空間相當廣泛。

科學家在二十世紀初從煙囪和汽車尾氣中發現了這種十分活躍的物質。隨後的研究表明,自由基的生成過程復雜多樣,比如,加熱、燃燒、光照,一種物質與另一種物質的接觸或任何一種化學反應都會產生自由基。在日常生活中與您最親密接觸的渠道便是您烹製美味的菜餚時或您點燃一隻煙醉心于吞雲吐霧時,您精心使用化妝品打扮時,自由基就悄悄地蔓延開來了。

自由基的種類非常多,自由基的存在的空間也是無處不在。它們以不同的結構特征,在與其他元素結合時,發揮著不同的作用。

人體裏也有自由基,他們既可以幫助傳遞維持生命活力的能量,也可以被用來殺滅細菌和寄生蟲,還能參與排除毒素。受控的自由基對人體是有益的。但當人體中的自由基超過一定的量,並失去控製時,這種自由基就會給我們的生命帶來傷害。

生命體內的自由基是與生俱來的,既然生命能力歷經35億年滄桑而延續至今,就說明生命本身具有平衡自由基或者說清除多餘自由基的能力。然而,隨著人類文明的飛速發展,特別是最近一百年來,在科學技術給人類創造了巨大生產力的同時也帶來了大量的副產品,其中就有與日俱增的自由基。化學製劑的大量使用、汽車尾氣和工業生產廢氣的增加、還有核爆炸……,人類文明活動還在不斷破壞著生態環境,製造著更多的自由基。驟然增加的自由基,早已超過了人以及生命所能正常保持平衡的標準,早已讓人類應接不暇,人類健康面臨著前所未有的嚴峻挑戰。

自由基對人體的攻擊

途徑一

抗氧化書籍自由基是無處不在的,自由基對人體攻擊的途徑是多方面的,既有來自體內的 ,也有來自外界的。當人體中的自由基超過一定的量,並失去控製時,這些自由基就會亂跑亂竄,去攻擊細胞膜,去與血清抗蛋白酶發生反應,甚至去跟基因搶電子,對我們的身體造成各種各樣的傷害,產生各種各樣的疑難雜症。

人類生存的環境中充斥著不計其數的自由基,我們無時無刻不暴露在自由基的包圍和進攻中。離我們生活最近的,例如,炒菜時產生的油煙中,就有自由基,這種油煙中的自由基使經常在廚房勞作的家庭婦中餐大廚肺部疾病和腫瘤的幾率遠遠高于其他人;此外,還有吸煙,吸煙最直接產生自由基。吸煙的過程是一個十分復雜的化學過程,您知道您吸食一隻香煙的時候您就象開起了一座小化工廠,它產生了數以千計的化合物,其中除了早在80年代以被認知的焦油和煙鹼外,還存在最大最難以控製的就是多種自由基。傳統觀念認為吸煙對人體的損害來自煙鹼(尼古丁),然而,最新研究表明,吸煙中自由基的危害要遠遠大于煙鹼(尼古丁)。吸煙產生的自由基,有的是可以被過濾嘴清除的,但還有很多種自由基不能被傳統的過濾方法清除掉,必須採取更科技的手段來對其進行清除和降低。自由基的存活時間僅僅為10秒,但吸入人體後,就會直接或間接損傷細胞膜或直接與基因結合導致細胞轉化等,從而引起肺氣腫、肺癌、肺間質纖維化等一系列與吸煙有關的疾病。

通過呼吸系統吸入的自由基決不僅僅來自炒菜和吸煙,像汽車尾氣、工業生產廢氣等等環境污染產生的大量自由基也會在人們日常生活運動中被無防備的吸入。

散布在空氣中,使用的化妝品中的自由基還會直接攻擊人的皮膚,從表皮細胞中搶奪電子,使皮膚失去彈性,粗糙老化產生皺紋。

自由基對人體的攻擊,既在最深層引起突變,又在最表層留下痕跡。可以說,人類被包圍在自由基的內外夾擊中。 

途徑二

自由基對人體的攻擊既有來自體內的也有來自體外的;既在最深層引起的突變,也在最表層留下痕跡。可以說,人類處于自由基的內外夾擊中。例如:在人體低密度脂蛋白簡稱LDL,當人體內的低密度脂蛋白升高後,在血液流動的過程中,低密度脂蛋白在細胞內皮的作用下進入血管腔內,由于大量自由基的存在,氧化自由基與低密度脂蛋白結合形成氧化型的低密度脂蛋白(Ox-LDL),氧化型的低密度脂蛋白在血管壁內就會被當成異己存在,而被巨噬細胞單核細胞、內皮細胞和平滑肌細胞吞噬掉。平滑肌細胞和巨噬細胞吞噬大量的氧化型的低密度脂蛋白就變成為泡沫細胞,大量的泡沫細胞堆積,使血管壁向外凸出(但是做血管造影是看不出血管壁有任何的改變),粥樣硬化斑塊的形成就導致動脈粥樣硬化。血管內皮細胞吞噬氧化型的低密度脂蛋白後,造成血管內壁的損壞,血管內壁間隙增大,在血管內由于T細胞釋放的γ幹擾素,使泡沫細胞破裂,內容物就會從血管內壁間隙增大處流入血管腔內,由于血管的應激作用就會將滲出的內容物包裹,形成血栓斑塊。當這種血栓在心髒部位產生就形成心梗,在腦部產生就形成腦梗。因此防止低密度脂蛋白被氧化是防止心血管疾病的關鍵所在。

自由基的對抗

給予負離子,使生物體體內過剩的活性氧還原,就能夠抑製生物體的氧化。負離子能夠使生物體容易攝取維他命頪,氨基酸,礦物質等,這些成分能夠分解,消除活性氧,提高SOD的活性。所以負離子是生物體不可或缺的物質。負離子是唯一能夠消除活性氧自由基,保護生物體的自然要素。

負離子沒有副作用,能夠促進自然治愈力,治愈疾病,保持健康。負離子能夠使血液變成弱鹼性,使新陳代謝,生理作用旺盛,並強化免疫力,同時也能夠給予生物體衰弱時增強的活性氧電子,仰製氧化,杜絕疾病的根源。氧附著于生物體的細胞組織中,當電子被奪走時,就會引起細胞組織的氧化。活性氧會從生物體的脂質(不飽和脂肪酸)或蛋白質那兒奪走電子,結果引起腦中風或心肌梗塞,動脈硬化症,癌症及糖尿病。負離子的本質是電子,因此給予生物體負離子,就能使生物體體內充滿電子,代替生物體的脂質或蛋白質的電子給予活性氧,使活性氧安定,所以不會損傷生物體的細胞,同時能夠抑製疾病的發生。

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