Η βασική διαφορά μεταξύ της υποκατάστασης ελεύθερων ριζών και της προσθήκης ελεύθερων ριζών είναι ότι η υποκατάσταση ελεύθερων ριζών περιλαμβάνει την αντικατάσταση μιας λειτουργικής ομάδας με μια άλλη λειτουργική ομάδα, ενώ η προσθήκη ελεύθερων ριζών περιλαμβάνει την προσθήκη μιας νέας λειτουργικής ομάδας σε ένα μόριο.
Μια ελεύθερη ρίζα μπορεί να είναι ένα άτομο, μόριο ή ιόν που αποτελείται από ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο σθένους. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι αντιδράσεων ριζών: αντιδράσεις υποκατάστασης ελεύθερων ριζών και αντιδράσεις προσθήκης ελεύθερων ριζών.
Τι είναι μια ελεύθερη ρίζα;
Μια ελεύθερη ρίζα μπορεί να είναι ένα άτομο, μόριο ή ιόν που αποτελείται από ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο σθένους. Συνήθως, αυτά τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια μπορούν να κάνουν τις ελεύθερες ρίζες εξαιρετικά χημικά αντιδραστικές. ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν κάποιες εξαιρέσεις. Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητάς τους, οι περισσότερες από τις ελεύθερες ρίζες τείνουν να διμερίζονται αυθόρμητα. Επομένως, έχουν πολύ μικρή διάρκεια ζωής.
Τι είναι η υποκατάσταση ελεύθερων ριζών;
Η υποκατάσταση ελεύθερων ριζών είναι ένας τύπος αντίδρασης υποκατάστασης που περιλαμβάνει ελεύθερες ρίζες ως το αντιδραστικό ενδιάμεσο. Τα αντιδραστικά ενδιάμεσα είναι βραχύβια, υψηλής ενέργειας και υψηλής αντιδραστικότητας μόρια. Αυτά τα μόρια σχηματίζονται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης που τείνει να μετατρέπεται γρήγορα σε πιο σταθερά μόρια. Επιπλέον, μια αντίδραση υποκατάστασης είναι ένας τύπος χημικής αντίδρασης όπου μια λειτουργική ομάδα σε μια χημική ένωση τείνει να αντικατασταθεί από μια άλλη λειτουργική ομάδα.
Εικόνα 01: Διαφορετικά βήματα στις αντιδράσεις ελεύθερων ριζών
Η παραπάνω εικόνα δείχνει τα βήματα των αντιδράσεων ελεύθερων ριζών γενικά. Τα βήματα 2 και 3 ονομάζονται αντιδράσεις έναρξης όπου σχηματίζονται ελεύθερες ρίζες μέσω ομόλυσης. Η ομόλυση μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση θερμότητας ή υπεριώδους φωτός και με χρήση ριζικών εκκινητών, π.χ. οργανικά υπεροξείδια, αζω ενώσεις, κ.λπ. Τα τελικά βήματα 6 και 7 ονομάζονται συλλογικά ως τερματισμός. Εδώ, το ριζικό τείνει να ανασυνδυάζεται με ένα άλλο ριζοσπαστικό είδος. Ωστόσο, το ριζικό μερικές φορές αντιδρά περαιτέρω όπου συμβαίνει διάδοση. Η διάδοση δίνεται από τα βήματα 4 και 5 στην παραπάνω εικόνα.
Μερικά παραδείγματα αντιδράσεων ριζικής υποκατάστασης περιλαμβάνουν την αποοξυγόνωση Barton-McCombie, την αντίδραση Wohl-Ziegler, την αντίδραση Dowd-Beckwith κ.λπ.
Τι είναι η προσθήκη ελεύθερων ριζών;
Η προσθήκη ελεύθερων ριζών είναι ένας τύπος αντίδρασης προσθήκης όπου μια λειτουργική ομάδα προστίθεται σε μια ένωση μέσω ενός δραστικού ενδιαμέσου με ελεύθερη ρίζα. Αυτός ο τύπος προσθήκης μπορεί να συμβεί μεταξύ ενός ριζικού και ενός μη ριζικού είδους ή μεταξύ δύο ριζικών ειδών. Τα βασικά βήματα της προσθήκης ελεύθερων ριζών περιλαμβάνουν την έναρξη, τη διάδοση της αλυσίδας και τον τερματισμό της αλυσίδας.
Εικόνα 02: Ριζική προσθήκη HBr σε αλκένια
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας έναρξης, χρησιμοποιείται ένας εκκινητής ριζών για την έναρξη, όπου ένα είδος ρίζας σχηματίζεται από έναν πρόδρομο μη ριζικό. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πολλαπλασιασμού της αλυσίδας, μια ελεύθερη ρίζα τείνει να αντιδρά με ένα μη ριζικό είδος για να παράγει ένα νέο είδος ρίζας. Το τελευταίο βήμα είναι ο τερματισμός της αλυσίδας, όπου οι δύο ρίζες αντιδρούν μεταξύ τους, δημιουργώντας ένα μη ριζικό είδος. Ένα κοινό παράδειγμα αυτού του τύπου αντίδρασης περιλαμβάνει την αρυλίωση Meerwein.
Τυπικά, οι αντιδράσεις προσθήκης ελεύθερων ριζών βασίζονται στα αντιδραστήρια που έχουν ασθενείς δεσμούς, έτσι ώστε να μπορούν να υποστούν ομόλυση σχηματίζοντας είδη ριζών. Όταν υπάρχουν ισχυροί δεσμοί, ο μηχανισμός της αντίδρασης διαφέρει από τις συνηθισμένες αντιδράσεις προσθήκης ελεύθερων ριζών.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της υποκατάστασης ελεύθερων ριζών και της προσθήκης ελεύθερων ριζών;
Μια ελεύθερη ρίζα μπορεί να είναι ένα άτομο, μόριο ή ιόν που αποτελείται από ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο σθένους. Η βασική διαφορά μεταξύ της υποκατάστασης ελεύθερων ριζών και της προσθήκης ελεύθερων ριζών είναι ότι η υποκατάσταση ελεύθερων ριζών περιλαμβάνει την αντικατάσταση μιας λειτουργικής ομάδας με μια άλλη λειτουργική ομάδα, ενώ η προσθήκη ελεύθερων ριζών περιλαμβάνει την προσθήκη μιας νέας λειτουργικής ομάδας σε ένα μόριο.
Το ακόλουθο σχήμα παραθέτει τις διαφορές μεταξύ της υποκατάστασης ελεύθερων ριζών και της προσθήκης ελεύθερων ριζών σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Αντικατάσταση ελεύθερων ριζών έναντι προσθήκης ελεύθερων ριζών
Μια ελεύθερη ρίζα μπορεί να είναι ένα άτομο, μόριο ή ιόν που αποτελείται από ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο σθένους. Η βασική διαφορά μεταξύ της υποκατάστασης ελεύθερων ριζών και της προσθήκης ελεύθερων ριζών είναι ότι η υποκατάσταση ελεύθερων ριζών περιλαμβάνει την αντικατάσταση μιας λειτουργικής ομάδας με μια άλλη λειτουργική ομάδα, ενώ η προσθήκη ελεύθερων ριζών περιλαμβάνει την προσθήκη μιας νέας λειτουργικής ομάδας σε ένα μόριο.
