(完整版)自由基的基本概念
自由基名词解释植物生理学
自由基名词解释植物生理学
自由基 (Free radical) 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。
自由基的化学性质非常活泼，可以与其他分子发生反应，从而影响植物的生理代谢和生长发育。
在植物生理学中，自由基通常是指在植物体内产生的有害氧化物质，它们可以通过植物体内的抗氧化系统来清除，以保持植物体内自由基的平衡。
植物生理学研究中发现，自由基可以影响植物的水分代谢、能量代谢和物质代谢，从而影响植物的生长发育和抗逆能力。
例如，自由基可以破坏植物细胞膜和细胞壁，导致细胞死亡和组织损伤。
同时，自由基还可以引发植物体内的炎症反应，促进植物免疫系统的启动，从而增强植物的抗逆能力。
因此，自由基在植物生理学中具有重要的研究价值。
通过对自由基的理解和调控，可以进一步提高植物的生长发育和抗逆能力，从而为植物育种和农业生产提供有力的科学支持。
高聚物生产技术：自由基的基本概念
⑤ 自由基的转移反应：活性转移
R • RH R - H R•
7
电子的倾向。
自由基活性与结构有关，共轭效应、位阻效应对自由基均有稳定作用。
① 高活性自由基：
•
•
H• •CH3 •C6H5 R C H2 R 2 C H R3C •
（活性高，稳定性差，不宜选择）
4
② 中活性自由基：
•
•
•
RC HCOR R CHCN R CHCOOR
（引发单体进行聚合最常见的自由基）
③ 低活性自由基
•
•
•
CH2 CH C H2 C6H5 C H2 （C6H5）2 C H （C6H5）3 C•
（活性太低，不能引发聚合，起阻聚作用）
5
3. 自由基的化学反应
① 加成反应：自由基与烯烃类单体反应，产物仍然是自由基（这类 反应多出现在引发反应和增长反应中）。
•
R • CH2 CH - X R - CH2 - C H - X
② 氧化还原反应：自由基消失反应，可测定引发速率和防止聚合物 的自由基老化。
Fe2 •OH Fe3 OH-
6
③ 偶合反应：两个自由基相结合形成稳定化合物（终止反应）。
R••R R-R
④ 歧化反应：两个自由基相互争夺活泼H，形成稳定化合物。
•
•
R1 - CH2 R2 - CH 2 - CH2 R1 - CH3 R2 - CH CH 2
高聚物生产技术
1
自由基聚合
自由基的基本概念
2
1. 活性种的形成－化合物共价键的断裂
均裂பைடு நூலகம்
共价键上一对电子分别属于两个基团，带独电子的基团呈中性，称为自
如何应对生命过程中的自由基(一)
一、自由基的基本概念原子核外电子排布示意图如上图所示，原子是由原子核和核外电子组成的，电子在原子核外是有轨道的，靠近原子核的轨道能量比较低，越靠外的轨道能量越高。
从里到外轨道的能级有第一个能级，第二个能级、第三个能级，第四个能级等等，每个能级中还可以有亚能级，如在第二个能级中还分成了两种亚能级，第一种是 S 能级，第二种是 P 能级等。
电子在原子核外排布的基本规则是：1 、首先占据能量较低的轨道；2 、每个轨道最多允许两个自旋方向相反的电子；3 、在同能量的轨道有多个（不止一个）时，电子要首先分占不同的轨道，且自旋方向相同。
以上图的“原子核外电子排布示意图”举例说明，当同能量的轨道有不止一个的时候，如上图中第二层的轨道，它有两个亚能级， S 能级和 P 能级。
P 能级有三个能量相同的轨道，分别在 X 方向、 Y 方向、 Z 方向。
电子排布时，首先排第一层即 1S ，可以排列两个电子。
然后排 2S ， 2S 排列了两个自旋方向相反的电子。
排到 P 轨道的时候，由于 P 轨道有三个能量相同的轨道，在这种情况下，即同能量的轨道有多个的时候，电子要首先分占不同的轨道，且自旋方向相同。
（三）几种重要的自由基物质1 、简单的自由基类物质—氢原子、氮原子、氧原子的基本规则，即遇到能量相同的轨道的时候，要首先分占不同的轨道，所以就占了一个、两个、三个，一直到第五个轨道，直到第六个电子的时候再反过来配对。
这里可能看到，有些原子先添了 4S ，后添了3D ，这是因为能级有交叉性， 4S 在很多情况下的能级比 3D 还要低，所以很多情况下 4S 排满后，再排 3D 。
从电子在原子核外的排布规则可以看到，过渡金属原子核外的电子很多都是没有配对的，所以过渡金属大多数都是自由基，要特别注意锌，因为锌原子核外的电子已经全部排满，所以锌不是自由基。
铜原子、铜离子的电子排布示意图上图是铜原子、铜离子的电子排布，铜原子是自由基，因为在 4S 的轨道上有一个电子是没有配对的，而一价的铜离子就不是自由基，因为没配对的电子掉了。
什么是自由基
什么是自由基？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·)。
自由基产生方法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。
自由基的害处途径一抗氧化枢机自由基是无处不在的，自由基对人体攻击的途径是多方面的，既有来自体内的，也有来自外界的。
当人体中的自由基超过一定的量，并失去控制时，这些自由基就会乱跑乱窜，去攻击细胞膜，去与血清抗蛋白酶发生反应，甚至去跟基因抢电子，对我们的身体造成各种各样的伤害，产生各种各样的疑难杂症。
人类生存的环境中充斥着不计其数的自由基，我们无时无刻不暴露在自由基的包围和进攻中。
离我们生活最近的，例如，炒菜时产生的油烟中，就有自由基，这种油烟中的自由基使经常在厨房劳作的家庭妇女中餐大厨肺部疾病和肿瘤的几率远远高于其他人；此外，还有吸烟，吸烟最直接产生自由基。
吸烟的过程是一个十分复杂的化学过程，您知道您吸食一只香烟的时候您就象开起了一座小化工厂，它产生了数以千计的化合物，其中除了早在80年代以被认知的焦油和烟碱外，还存在最大最难以控制的就是多种自由基。
人体内的一把双刃剑——自由基
人体内的一把双刃剑——自由基一、自由基的定义自由基(free radical)是指能独立存在，含有未成对电子的原子，原子团、分子或离子。
如含有不成对电子的氧则称为氧自由基(oxygen free radical，OFR)；自由基具有不成对电子的原子或分子。
含有基数电子或不配对电子的原子、原子团和分子。
具有很强的反应性。
自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。
由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其他物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。
在化学中，这种现象称为“氧化”。
我们生物体系主要遇到的是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。
加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧。
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行为，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。
此外，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。
二、自由基的来源与形成自由基的来源自由基在生物体内来源有二：一是细胞正常生理过程产生；二是化学毒物在体内代谢过程产生。
在人体和环境中持续形成的自由基来自人体正常新陈代谢过程，大量体育运动、吸烟、食用脂肪和腌熏烤肉、发生炎症、某些抗癌药物、安眠药、射线、农药、有机物腐烂、塑料用品制造过程、油漆干燥、石棉、空气污染、化学致癌物、大气中的臭氧等也都能产生自由基。
已知自由基可损伤蛋白质，可使蛋白质的转换增加；损害DNA可导致细胞突变；作用于－SH可使某些酶的活性降低或丧失；攻击未饱和脂肪酸可引起脂质过氧化，其氧化产物可引起－SH氧化、酶失活、膜功能受损、干扰膜的运送功能等。
另外，由燃料废气、香烟和一些粉尘造成的大气污染，使大气上空的自由基占分子污染物总量的1％～10％，因此环境污染中的自由基反应也是不可忽视的。
第一讲 自由基概述
谷胱甘肽过氧化物酶
• 2GSH+ 2H2O2——————GSSG+2H2O
谷胱甘肽过氧化物酶
• 2GSH+ ROOH——————GSSG+2ROH
谷胱甘肽过氧化物酶生物学 功能
• 同时科学家也认为，维生素Ｃ在 保护ＤＮＡ的同时，也具有伤害 ＤＮＡ的能力。
新的研究表明维生素C也具 有可怕的化学副作用
• 在破坏自由基的过程中，维生素C转变成 了维生素C自由基。如果附近有某种金属 离子，那么维生素C自由基就能将脂类氢 过氧化物转变成基因毒素（genotoxins）。 基因毒素会改变DNA的碱基对，从而破坏 DNA精细的密码。 • 研究人员发现每日补充进200毫克的维生 素C就能刺激可疑的基因毒素的形成。
例：维生素E对肺叶切除术病人血清过 氧化脂质、胰岛素和血糖变化的影响
• 40例病人随机分为对照(C)组和维生素E(E)组,E 组病人在术前和麻醉诱导后分别注射VE100mg,C 组不用此类药物。 • 对比两组病人血清过氧化脂质(LPO)、胰岛素和 血糖的变化。 • 维生素E能保持自由基产生与消除之间和平衡, 减轻脂质过氧化反应,从而降低血清LPO,并能消 除胰岛素与血糖间的“不协调”,提高葡萄糖利 用率,降低血糖。
• 1、清除脂质氢过氧化物； • 2、清除体内O2˙¯ ，防止对机体的直接 或间接损伤作用 • 3、减轻有机氢过氧化物对机体的损伤； • 4、参与调节前列腺素的生物合成。
4、抗氧化酶及其作用机 制
• 抗氧化酶特点：细胞含量主度特异性；含
Cu、Mn、Fe、Se抗氧化酶广泛地分布在 生物系统中，在防止氧化代谢物的损伤中 具有重要的作用。 • 酶不但协同地防止活性氧的损伤，而且相 互之间起保护作用。一旦在相互保护系统 中某一成员减弱或减少，整个酶性保护系 统可能全线崩溃，导致不可逆的细胞损伤。
什么是自由基
什么是自由基自由基，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。
)——摘自吉速利百度百科可能在初中或者高中的时候，我们还能够对以上这段文字有一个相对简单的了解，但是现在，我想大家会看着很烦躁。
其实很简单，我们并不用如此古板的去认识自由基这种东西，下面吉速利用一些例子来告诉大家什么是自由基。
其实我就是一个买保健品的，但是大家对于这种东西都有一定的抵触......虽然就算我说出这些有科学依据的道理，可能大家也不会相信，但是大家还是看看吧，就当长点知识（以下所说的都是有害自由基）。
举例一：自由基是单身汉我不是针对单身汉，因为我也是单身汉，但是用单身汉来表述自由基其实还算挺准确的。
大家想，如果一个人，总是找不到另一半，就算他想与其他人配对，但是也被拒绝，那么这种人在没有任何约束力的情况下，可能会成为这个社会的不稳定因素。
当然，这只是一个单身汉，也就是一个自由基。
所以它能够产生的影响可能对我们整个社会来说是微不足道、可以忽视的。
但是！如果这样的单身汉以庞大的数量出现的话，当不稳定因素集体出现，到达一定的数量时，对这个社会的影响将是颠覆性的。
举例二：自由基就是恐怖分子大家应该对这个世界的恐怖分子有点了解吧。
可以说，他们非常讲究“从娃娃抓起”，为那些天真可爱的儿童每天灌输反社会的思想...从而使他们变成某些极端分子。
自由基也是如此，它们本是完好的化合物分子，但是在某些因素的刺激下，使得他们变成了自由基，然后去危害人们的身体。
当然，对自由基来说，这些刺激可以是过量的运动、油烟、精神压力等等......举例三：自由基是强盗强盗为什么当强盗，因为他们缺少，他们贪婪，他们希望用最直接最暴力的手段得到他们想得到的东西。
自由基学说
自由基学说自由基学说是现代有机化学中一个非常重要的理论，它解释了有机化合物发生的许多反应机理，并为合成新型有机化合物提供了基础。
本文将阐述自由基学说的基本原理、应用和限制。
一、自由基的概念化学中的自由基是指在分子中或分子间离子化过程中所产生的电荷不平衡状态的离子或分子[1]，可以看作化学反应中的中间体或关键步骤。
自由基可能是质子或电子的带电种类，也可以是没有电荷的中性物质。
它们的最突出特征是非常不稳定，很快会与其他分子发生化学反应，释放出大量的能量。
自由基在生物化学、光化学和大气化学等领域中具有重要作用。
二、自由基反应的特征自由基反应的反应物通常是分子的非稳定项，在光、热、电等外部刺激下，可以裂解成自由基。
这些自由基可与其他分子结合形成更为复杂的分子，同时也会释放出能量。
由于自由基反应的放热、放电特点，反应的速率非常快。
为了控制这些反应，需要添加吸收自由基的物质，如含有羟基、酚羟基等极性基团的物质、如维生素C、硫代硫酸盐等[2]。
三、自由基反应的类型及机理1. 自由基链反应自由基链反应是指由一个自由基引发，连续产生另一个自由基，并在途中进行多次反应的反应过程。
这种反应有时也称为自由基聚合反应。
通常有三个步骤：引发步骤、传递步骤和终止步骤。
以自由基聚合反应中的聚丙烯为例，反应方程为：CH2=CH2 + H•→ CH3CH2• + HClCH3CH2• + CH2=CH2 → CH3CH2CH2• + HClCH3CH2CH2• + CH2=CH2 → (CH3CH2CH2)2CH2•(CH3CH2CH2)2CH2• + CH2=CH2 → (CH3CH2CH2)3C•其反应机理如下图：2. 自由基加成反应自由基加成反应是指一个自由基与另外一个不稳定分子结合，形成更加复杂的中间体或产物。
例如，在合成甲烷的过程中，甲基自由基和氢原子结合形成甲烷。
另外，在生物体内，许多生物分子的产生都是由自由基加成反应引发的，如肌苷酸的生成等。
自由基医学梗概
&2 体内自由基的来源
病理条件下活性氧（自由基）产生 缺血后再灌注损伤 白细胞接受刺激或吞噬病原体后（免疫系统呼吸 爆发
&2 体内自由基的来源
Transition metals, and •OH Fenton reaction， Haber－Weiss reaction 铁络合物的高低自旋状态 体内是否有 Fenton氏反应?
环境因素致使自由基产生 离子辐射（氧效应，肿瘤治疗） 阳光照射， 吸烟 大气污染
&2 体内自由基的来源
（2）生理条件下活性氧（自由基）产生
Oxidative phosphorylation过程 光面内质网细胞色素P450氧化酶系解毒过程 血红蛋白，肌红蛋白携氧过程（ Blue baby syndrome）
PDZ domain ；NOSIP :NOS-interacting partner
&3 (1) The basic chemical properties of free radicals （1）自由基-自由基偶合反应， （2）链锁（链）反应 自由基攻击双键引发链锁聚合反应 自由基提氢链锁反应 自由基链锁反应动力学特征 （3）自由基分子重排 （4）自由基分子歧化（分裂）反应
&5 自由基研究技术
ESR与自旋捕获 自由基化学发光
&1 自由基的基本概念
原子的电子结构与自由基（n, l, m与电子轨道） 几种重要的生物自由基 氧气的自旋限制与生物体内氧气、过渡金属、超氧阴离子链
CONTENTS
&2 体内自由基的来源
壹
环境因素致使自由基产生
贰
生理条件下自由基产生
叁
病理条件下有自由基产生
&2 体内自由基的来源
自由基反应
.
+
Y
.
由于自由基中心碳的周围只有 7 个电子，未达到八隅体， 属于缺电子的活泼中间体，具亲电特性。
（CH3)3C·
烷基自由基
H2C
CHCH2
桥头碳自由基
3
烯丙基型自由基
b.碳自由基的稳定性
常见碳自由基稳定性顺序
CH2
>
CH2 CH CH2
( CH3)3 C
>
(CH3)2 CH >
CH3CH2 > CH3
CH3
380 KJ/mol
易
离解能小的键易断裂，生成的自由基就稳定；反之亦然。
5
H H H CH 3 C H
CH2 CH2 p-
CHCH2 p-
CH C CHC 3 H3 C p
H H C H H
>
CH3
共轭效应
p-σ超共轭效应
共轭强度越大，自由基越稳定； σ-p 超共轭的强度 与C-H键数目有关，σ-p重叠的几率越大，超共轭强度越 大，自由基越稳定。
自由基反应机理
橡胶的老化、石油的裂解、油漆的干燥、脂肪的变质等都与自 由基有关。生命代谢过程、细胞的凋亡、某些疾病（如癌症）的 产生、机体的衰老等也与体内的自由基有很大关系。
自由基取代反应
自 由 基 反 应
CH4
Байду номын сангаас
+
Cl2
光照
CH3Cl
+
HCl
自由基加成反应
CH3 C CH3 CH2
+
HBr
ROOR
13
Cl Cl
Cl +
Cl
+ Cl Cl H + CH3
自由基是什么
自由基是什么自由基是什么通俗简单的来解释就是说，我们生活在一个由原子组成的世界，而所有原子共有的特性是：只要有两个以上的原子组合在一起，它的外围电子就一定要配对，如果不配对，它们就要去寻找另一个电子使自己变成稳定的元素。
科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做“自由基”。
自由基很活泼，很容易与其他物质发生化学反。
当它与其他物结合的过程中得到或失去一个电子时，就会恢复平衡，变成稳定结构，这种电子得失的活动对人体可能是有益的也可能是有害的。
一般情况下，生命是离不开自由基活动的。
我们的身体每时每刻都在从里到外的运动，每一瞬间都在燃烧着能量，而负责传递能量的搬运工就是自由基。
当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时，它们对生命是无害的。
但如果自由基的活动失去控制超过一定的量，生命的正常秩序就会被破坏，疾病可能就会随之而来。
所以说自由基是一把双刃剑，认识自由基、了解自由基对人体的作用，对健康十分必要的。
那它是如何产生的呢？又如何对人的身体产生危害的呢？下面为您详细介绍一下。
自由基的来源：1、自动氧化(体内一些分子例如儿茶酚胺、血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素C和巯基在氧化过程中会产生自由基)2、酶促氧化(一些经由酶催化的氧化过程会产生自由基)3、呼吸带入(吞噬细胞在清除外来微生物时会产生自由基)4、药物(例如某些抗生素、抗癌药物等会在体内产生自由基，特别是在高氧状态5、辐射(电磁辐射和粒子辐射会在体内产生自由基)6、吸食烟草(吸烟会产生大量的自由基)7、非有机微粒(吸入石棉、石英、或矽尘，吞噬细胞会在肺部产生自由基)8、气体(臭氧会产生自由基)9、其它(发烧、使用大量类固醇、或甲状腺机能亢进等情况会提高体内的代谢速率而产生较多的自由基；空气中的工业废气、汽车尾气、杀虫剂、麻醉气体、有机溶剂也会在体内产生自由基。
)自由基十大危害1、削弱细胞的抵抗力，使身体易受细菌和病菌感染。
2、产生破坏细胞的化学物质，形成致癌物质。
自由基名词解释
自由基名词解释
自由基是指分子或原子中具有部分未成对电子的一类高度活跃的化学物质。
自由基可以是原子自由基或分子自由基，其特点是具有不成对的电子，使其非常活跃和不稳定。
在化学反应中，自由基的生成和消亡过程对反应速率和反应的产物种类和数量起着重要的调控作用。
自由基可以通过光照、热能、氧化还原反应和分解反应等多种方式生成。
在光解反应中，光照可以打断化学键，使大分子化合物裂解为小分子自由基。
氧化还原反应中，电子的转移也可以生成自由基。
自由基也可以通过分解反应生成，例如超氧自由基的生成就来自于超氧化物分子的解离。
自由基在生物体内有重要的作用。
在机体中，氧代谢是自由基生成的主要途径。
生物体中的自由基与细胞氧化酶反应，释放能量并参与生物体的调节和平衡。
然而，当自由基的生成超过机体的清除能力时，会产生过量的自由基，对生物体造成危害。
自由基对生物体的影响主要表现在氧化应激中。
自由基可以氧化细胞膜、DNA、蛋白质和其他生物大分子，造成细胞结构
和功能的损害。
自由基也可以参与衰老、疾病和癌症等病理过程。
抗氧化剂是一类可以清除自由基的物质，可以帮助减少自由基对机体的损害。
然而，自由基也有其正面的作用。
在免疫系统中，自由基可以帮助杀死细菌和病毒，保护机体免受感染。
自由基也可以参与药物分解和合成等化学反应，对药物治疗具有一定的作用。
总之，自由基是一类具有不成对电子的高度活跃的化学物质。
它在化学反应中起着重要的调控作用，并在生物体内有重要的功能。
适当控制自由基的生成和消亡对维持生物体的健康非常重要。
化学反应中的自由基及其作用
化学反应中的自由基及其作用化学反应是物质变化的过程，其中涉及各种化学物质之间的相互作用。
在这些反应中，自由基是一种非常重要的物质，它们是一种高度反应性的分子，可以参与许多反应过程。
在本文中，我们将探讨自由基的概念、产生和作用，以及它们在日常生活和工业中的应用。
一、自由基的概念自由基是一种含有未成对电子的分子或原子，它们非常不稳定，因为未成对电子会寻找与之相配对的电子，从而参与化学反应。
在许多化学反应中，自由基的形成非常重要，因为它们可以引发链反应，这些反应可以迅速扩大化学反应的范围。
自由基与其他原子或分子结合后，会形成更稳定的化合物，但也会释放出大量的能量和热量。
二、自由基的产生自由基可以通过多种方式形成。
其中一种常见的方法是光解反应，即吸收能量后分解成两个或更多的分子。
例如，氧气可以通过光解反应分解成两个氧自由基：O2 + 光（能量）→ 2O这两个氧自由基可以参与其他反应，例如与氢结合形成水分子：O + H2 → OH + H另一种自由基的产生方式是链反应。
在这种反应中，第一个自由基会引发另一个自由基的产生，从而形成一个连锁反应。
例如，当氯气与甲烷反应时，氯自由基会引发反应产生甲烷自由基，从而形成一个连锁反应：Cl2 + 光（能量）→ 2ClCl + CH4 → HCl + CH3CH3 + Cl2 → CH3Cl + Cl这个连锁反应可以继续下去，直到反应终止或反应物用尽为止。
三、自由基的作用自由基在生物学和工业化学中都发挥着重要作用。
以下是几个例子：1. 光合作用在光合作用中，植物会利用光能合成有机化合物。
在这个过程中，光会刺激氧化还原反应，产生氧气和氢自由基。
这些自由基可以进一步参与反应，从而形成有机化合物。
2. 氧化反应氧化反应是一类利用氧分子的反应，它们通常涉及自由基。
例如，在食品加工中，氧会与脂肪分子反应，产生自由基，并将脂肪分解成有害的自由基产物。
这些产物可以影响食物质量和食品的保质期。
自由基的名词解释
自由基的名词解释自由基是一个在化学中非常重要的概念。
它是指那些含有一个或多个未成对电子的分子或原子。
这一不稳定结构使得自由基具有高度的反应性，可以与其他分子发生化学反应。
一、自由基的形成自由基的产生来源广泛，包括自然界和人体内外的化学过程。
光照、辐射和热量等自然条件可能引发分子的电离或裂解，从而产生自由基。
此外，人体的新陈代谢过程中也可能产生自由基。
例如，呼吸过程中形成的活性氧化物就是一种自由基。
二、自由基的反应性自由基具有极强的反应性，这是由于其未成对电子的存在。
自由基可以与其他分子中的电子形成化学键或从其他分子中夺取电子，导致分子之间的电子重排或断裂。
这种反应常常引发链式反应，其中一个自由基的形成会在反应过程中产生更多的自由基。
三、自由基的生物学作用自由基在生物体内具有重要的生物学作用。
在免疫系统中，自由基可以发挥杀灭细菌和病毒等病原体的作用。
此外，自由基还参与维持正常的细胞功能。
然而，当自由基的产生和清除不平衡时，就会导致氧化应激，造成细胞的损伤和组织的炎症。
四、自由基与健康问题自由基与一系列健康问题有关。
例如，自由基可以引发动脉粥样硬化，这是一种心血管疾病。
自由基对脂肪、蛋白质和DNA等生物分子的氧化损伤也与人体衰老过程有关。
此外，自由基还被认为是一些慢性病如癌症、糖尿病和神经退行性疾病的重要因素。
五、抗氧化剂的作用由于自由基对健康的负面影响，科学家们开始研究抗氧化剂的作用。
抗氧化剂可以与自由基反应，从而减少自由基的产生或清除已经形成的自由基，从而减轻氧化应激的损伤。
一些食物如水果、蔬菜和全谷物就富含抗氧化剂，因此饮食中适量摄入这些食物有助于维持健康。
六、应对自由基的方法为了保护健康，我们可以采取一系列措施来应对自由基的负面影响。
首先，保持健康的生活方式和均衡的饮食是最基础的方法。
其次，避免或减少暴露在辐射和污染物中，例如UV射线和化学物质等。
此外，适量运动和定期体检也有助于维持身体的健康。
自由基概念
自由基概念自由基（free radical）是一种原子或分子，其结构上的一个或多个电子是不稳定的，往往表现为高能量、高反应性、不饱和性以及半导体性，因此具有独特的属性和作用。
自由基在大多数物理化学反应中都起着关键作用，尤其在生物体内具有重要意义。
人体正常正常维持的倒是要依赖于自由基的合成和分解, 无论身体的功能的微观的机制，还是宏观的健康，自由基都起着积极的作用，所以自由基是活体微环境变化过程中不可或缺的。
从物理意义上说，自由基是指其结构上只有一个或几个电子悬空，与传统的元素和化合物不同，从化学角度看，自由基是一类特殊的分子，它们往往是极性的，它们里有负电荷的电子，其负电荷的强度很强。
自由基也被认为是物质最简单的组成、最基础的分子，它们在空气中的浓度通常由氧气的氧化过程形成，这也是它们形成的原因。
因此，自由基有时也被称为氧基（oxyl），它们有可能在催化反应中发挥作用，从而影响环境污染物的变化。
自由基在多个领域应用非常广泛，比如医学领域，自由基是治疗癌症的重要药物，它能够活跃人体的免疫系统，促进细胞再生能力，从而增强机体的抗病能力；同时，也激活人体新陈代谢；在物理化学领域，自由基也被广泛应用，比如精细化学和环境反应、光致反应等。
此外，在材料学领域，利用自由基理论，可以研究各种复杂的材料形貌，改善材料的性能；在生物学领域，利用自由基技术可以检测生物分子的状态和蛋白质的活性等等。
自由基可以是氧自由基、硫自由基、过氧自由基等，它们的特点各不相同，除了本身具有一定的反应性，它们还可以参与特定环境的氧化还原反应，从而影响植物和微生物的生长发育。
总之，自由基是十分独特的分子，其强度和反应性比较特别，它是生物体中重要的环境因子，也是全球环境的均衡状态的关键因子，将它的作用研究的深入更是极其重要。
生物物理自由基医学
自由基和医学一、自由基概念和基本特性1.概念：自由基（free radical ) ：能独立存在的，具有不配对电子的原子、原子团、离子或分子。
按照自由基定义，元素周期表中的过渡金属，除锌外，其它元素均属自由基, 他们的离子很多也是自由基。
2.电子在原子核外排布规则：1 首先占据能量较低的轨道2 每个轨道最多允许2个自旋方向相反的电子3 在同能量的轨道有多个（不止一个）时，电子要首先分占不同的轨道，且自旋方向相同3.基本化学性质：孤电子夺取或失去一个电子配成对(1)活泼(2)稳定自由基(取决于自由基的结构）4.基本物理性质：（孤电子）顺磁性电子顺磁（自旋）共振(SPR/SER)(1)自旋-自旋状态用自旋角动量(M)描述－－指示自旋的大小和方向；电子自旋速度的大小相同；电子自旋角动量的方向：无外加磁场时：方向任意；有外加磁场时：方向不任意，限制性取向（受量子力学限制只能取一些特定的方向）；电子自旋在磁场中所允许的方向由电子的自旋磁量子数ms决定（电子的自旋磁量子数ms=1/2,-1/2）；在外加磁场中电子将进行取向，电子的自旋方向只有2类允许方向。
(2)存在自旋的电子相当于一个小磁体(具有磁矩μ);外加磁场后，顺磁场与逆磁场的不成对电子具有不同的能量，此现象即为塞曼能级分裂;未加外部磁场时，物质所含孤电子的自旋（磁矩）是随机取向的，能量相同，物质净磁矩为零；加了外部磁场后，孤电子的自旋（磁矩）方向不是任意的了，自旋（磁矩）在外加磁场方向的投影大小受到限制，只允许1/2，1/2大小相等方向相反的两类，两类自旋的孤电子间存在能量差别。
根据Boltzmann分布孤电子处于这两种自旋的几率也有差别。
这样含孤电子的物质在磁场方向的净磁矩不再为零，此称为磁化（magnetization）;(3)顺磁共振现象:在外加磁场中，孤电子发生了塞曼能级分裂，若此时向该体系施加某种频率v的电磁波，当电磁波的能量刚好等于塞曼分裂的能级差时：处于低能级的电子就会吸收能量跃迁到高能级——顺磁共振（电子自旋共振）现象。
临床生化自由基NO生物学
第一章 自由基与NO生物学 第一节 自由基 第二节 NO的生物化学
1
第一章 自由基与NO生物学
第一节 自由基(free radical) 一、概念 1、定义：自由基是指带有未配对电子的
原子、基团、分子等， 可以独立存在。
(O2+e→O2 小圆点代表未成对电子) 特点： 化学性质特别活泼，容易和别的化学物质
9
二、活性氧的概念
活性氧 指氧的某些代谢物以及一些反应产生含氧产物， 其特点是含氧，而且化学性质比基态氧活泼。
•
超氧阴离子 O2
•
氢 过 氧 基 HO2
•
过 氧 化 氢 H2O2
•
羟 自 由 基 HO
•
脂 过 氧 基 ROO
10
活性氧的产生
线粒体中
嘌呤分解代谢
Cyt P450自氧化
O2
中性粒细胞和巨噬细胞
细胞损伤和死亡
25
六、 机体抗氧化防卫系统
（一） 抗氧化酶
1、超氧化物岐化酶（SOD）
O2 + O2 + 2H+ SOD O2 + H2 O2
Cu-ZnSOD ——胞浆
SOD MnSOD
——线粒体
FeSOD
2、过氧化氢酶（CAT）
2H2O2 CAT O2 + H2O
26
3、 过氧化物酶 （主要是含Se的谷胱甘肽过氧化酶 GSH-PX）
•β-胡萝卜素和硒.
化
剂
22
在自然界中，可以作用于自由基的抗氧 化剂范围很广，种类极多。我国一些特有的 食物(绿茶等)和药用植物(丹参酮)中，含有大 量的酚类物质.
23
如何降低自由基对人体的危害
自由基的概念
自由基的概念自由基的概念自由基是一种高度活跃的化学物质，它们具有未成对电子，因此非常不稳定。
它们是一类具有单个未成对电子的分子或离子，这个未成对电子使得自由基非常容易参与化学反应。
自由基可以在大气、生物体内和许多其他环境中产生，并且可以引起许多重要的化学反应。
在化学、生物学和环境科学等领域中，自由基是一个非常重要的概念。
1. 自由基的定义自由基是指具有单个未成对电子的分子或离子，这个未成对电子使得自由基非常容易参与化学反应。
它们是一种高度活跃的化学物质，因此非常不稳定。
当一个分子失去或获得一个电子时，就会形成一个带正电荷或带负电荷的离子。
这样的离子被称为“离态”或“游离态”。
当这些离态分解时，就会产生自由基。
2. 自由基的产生自由基可以通过多种方式产生。
其中最常见的方式是通过光解反应产生。
在这种情况下，分子吸收光能并且分裂成两个自由基。
例如，氧分子可以通过紫外线光解而产生两个氧自由基。
此外，自由基还可以通过电离反应、化学反应和生物代谢产生。
3. 自由基的性质自由基具有非常活泼的化学性质，因为它们具有未成对电子。
这使得它们非常容易参与化学反应，并且可以引起许多重要的化学反应。
例如，氧自由基可以与其他分子结合并形成过氧化物，这是一种非常强力的氧化剂。
另外，许多生物体内的代谢过程需要自由基参与。
4. 自由基的作用在大气、生物体内和许多其他环境中，自由基是一个非常重要的概念。
在大气中，自由基参与了大量的化学反应，并且对大气中的污染物进行了清除。
在生物体内，自由基参与了许多代谢过程，并且对细胞进行了调节和保护。
此外，在环境科学领域中，研究自由基可以帮助我们更好地理解污染物降解和环境修复等问题。
5. 自由基相关研究随着对自由基的研究不断深入，人们对自由基的认识也越来越深刻。
许多研究表明，自由基与许多疾病的发生和发展密切相关。
例如，心血管疾病、癌症、老年性眼底黄斑变性等都与自由基损伤有关。
因此，对自由基的研究不仅有助于我们更好地理解化学和生物学过程，还可以帮助我们预防和治疗一些常见的健康问题。
4.1 自由基的作用
4.1 自由基的作用一、自由基的概念自由基是指外层轨道上含有单个不配对电子的各种原子、原子团或分子的总称。
特点：化学性质活泼、氧化性强、半衰期短。
自由基按不配对电子所在的原子分类，分为非脂性自由基、脂性自由基和其他自由基。
1. 非脂性自由基主要指氧自由基(oxygen free radical)，即以氧为中心的自由基，其不配对电子位于氧原子上。
如：超氧阴离子、羟自由基(•OH)。
2. 脂性自由基指氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢产物，如烷自由基（L•）、烷氧自由（LO•）、烷过氧自由基（LOO•）等。
3. 其他自由基如氯自由基（Cl-•）、甲基自由基（CH3•）、一氧化氮（NO•）等。
特别是NO•，NO是一个气体分子，本身是一种弱氧化剂，与超氧阴离子反应生成ONOO-，虽不是自由基，但具有强氧化性，产生损伤效应。
4. 活性氧指单线态氧和过氧化氢。
单线态氧（1O2）是一种激发态氧，其氧分子两个外层轨道中的一个电子发生反向自旋改变，使外层轨道两电子自旋方向相反，氧分子的反应能力大大增加。
这种氧分子在紫外光谱中呈现一条单线，故称为单线态氧。
（正常的氧属于三线态氧，外层轨道上有两个自旋方向相同的未配对电子；受到激发时，这两个电子的自旋方向变成相反，形成单线态氧。
）H2O2虽然不是氧自由基，但在Cu2+或Fe2+的作用下可生成·OH，或通过均裂生成·OH。
·OH的生成是H2O2导致氧化应激的主要机制。
二、自由基的代谢氧自由基主要是在线粒体中产生。
在生理情况下，氧通常是通过细胞色素氧化酶系统接受4 个电子还原成水，同时释放能量，但也有1% -2% 的氧接受一个电子生成，再接受一个电子生成H202，或再接受一个电子生成·OH。
另外，在血红蛋白、肌红蛋白、儿茶酚胺及黄嘌呤氧化酶等氧化过程中也可生成超氧阴离子。
超氧阴离子通过超氧化物歧化酶催化生成H2O2，并可以与H2O2反应生成·OH。
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▪ 自由基的存在被很多科学实验证实,已经被证实的自由基
有三类。
▪ ⒈ 原子自由基 ▪ 自由基是一个原子。如：
HH
2H
Cl Cl 光 2Cl H 、Cl , 都为原子自由基
▪ ⒉ 基团自由基 ▪ 自由基是一个基团。
O
O
O
▪ C6H5 C O O C C6H5 2C6H5 C O 2C6H5 + 2CO2
O
C6H5 C O (苯甲酰氧自由基) 为一个基团自由基。
C6H5 (苯基自由基)也为一个基团自由基。
2.2 自由基的基本概念
CH3
CH3
CH3
CH3 C N N C CH3
2CH3 C + N2
CN
CN
CN
CH3
CH3 C
(异丁腈基自由基)为一个基团自由基。
CN
⒊ 离子自由基 自由基是一个离子。如过硫酸钾分解：
2.2 自由基的基本概念
一、 自由基(radical,free radical) 二、 自由基的种类
⒈ 原子自由基 ⒉ 基团自由基 ⒊ 离子自由基 三、 自由基的性质 ⒈ 电子不饱和性 ⒉ 具有较高的能量 四、 自由基的稳定性及其影响因素 ⒈ 取代基的电子效应对自由基稳定性的影响 ⒉ 取代基的空间效应对自由基稳定性的影响
作业:⒈
2.2 自由基的基本概念
• ⒈ 取代基的电子效应对自由基稳定性的影响 ⑴ 取代基的共轭效应对自由基稳定性的影响 如果自由基与共轭取代基连接,如
CH2 CH2 CH CH2 CH3 CH2 CH3
稳定性减弱
由于自由基的电子不饱和性,其电子云易发生流动，与共轭 取代基发生共轭或超共轭。共轭的结果,使自由基电子云密度降 低,从而降低了自由基的能量,所以自由基的稳定性增强。
(12)
(13)
(14)
2.2 自由基的基本概念
• ⑴～⑸是带有共轭取代基的自由基,它们是稳定的自由基； • ⑹～⑻ 是带有吸电子取代基的自由基,它们是比较稳定的自 由基； • ⑼～⒀是带有推电子取代基的自由基,它们是活泼的自由基。 • 活泼的自由基可以引发单体进行自由基聚合,而稳定的自由 基是自由基聚合的阻聚剂,DPPH是典型的自由基型阻聚剂。
O
O
K2S2O8 K O S O O S O K
O
O
K2S2O8水溶液中 2K + 2SO4
Fe+2 + K2S2O8
Fe+3 + 2K + SO-42 + SO4
SO4 为离子自由基(硫酸根离子自由基)。
Na2S2O3 + K2S2O8
2Na + 2K + SO-42 + SO4 + S2O3
S2O3 为离子自由基(硫代硫酸根离子自由基)。
三、自由基的性质
2.2 自由基的基本概念
自由基具有电子不饱和性和较高的能量
⒈ 电子不饱和性
甲烷(CH4)是一个稳定的化合物。
H H* C* *H
H*
109°28′
图2.1 甲烷分子 最外电子层结构
图2.2 甲烷分子 正四面体结构
2.2 自由基的基本概念
但当甲烷分子中一个H原子被分离出来后，形成的甲 基自由基CH3·则为一个不稳定的结构。
当自由基与吸电子取代基相连时, 自由基的稳定性增强。
X CH2 >·CH3 ·稳定性
❖ 共轭效应和诱导效应总是同时起作用,当二者对自由基的 稳定性影响发生矛盾,共轭效应起主导作用。
⒉ 取代基的空间效应对自由基稳定性的影响 当自由基所连接的取代基较大较多时,由于取代基的位阻 和排斥作用,给自由基的反应增加了困难,所以使自由基的稳定 性增强。取代基的空间效应愈强烈,自由基的稳定性愈强。 ❖ 当取代基的空间效应和电子效应对自由基的稳定性影响 发生矛盾时,空间效应起主导作用。
2.2 自由基的基本概念
NO2
NN
NO2 >
C>
CH2 > HO
O
NO2
(1)
(2)
(3)
> CH2 CH CH2 > R CH > R CH
CO
CN
OR
(5)
(6)
(7)
(4)
> R CH
CO R
(8)
>R3 C > R2 CH > R CH2 > C6H5 > CH3 > H
(9)
(10)
(11)
2.2 自由基的基本概念
❖
一、 自由基(radical,free radical)
❖ 一个共价键化合物A-B,当它受到热、辐射及超声波
等能量的作用时，共价键可能要断裂，断裂方式有两种。
❖ ⒈ 共价键异裂
AB
A + B 形成阳离子和阴离子
⒉ 共价键均裂
AB
A + B 形成两个自由基
❖ 共价键均裂，使均裂的两部分各带一个未成对独电子(自 由电子)，这些带有未成对独电子的部分称为自由基。
H
H C H CH3 + H
H
*
H
H*
C* * H*
图2.3 甲基自由基 电子结构示意图
图2.3 甲基自由基 结构示意图
2.2 自由基的基本概念
电子的不饱和性: P电子与另一个与它平行的p电子重叠(电 子云交盖),亦即有配对的倾向。
⒉ 自由基具有较高的能量 • 共价键均裂时必须吸收一定的能量,吸收的能量变为自由基 的内能，因此自由基具有较高的能量. • 四、自由基的稳定性及其影响因素 • 由于自由基具有电子不饱和性和较高的能量，一般来讲自 由基是不稳定的，具有极强的化学活泼性. • 它可以发生多种反应，如引发反应、增长反应、结合反应、 转移反应和降解反应等。 • 不同的自由基稳定性也是不同的，其稳定性与结构有关. • 影响自由基稳定性的因素: • 取代基的电子效应和空间效应。
共轭取代基愈多,共轭效应愈强烈,自由基的稳定性愈强。 ⑵ 取代基的诱导效应对自由基稳定性的影响 诱导效应:推电子取代基的+I效应
吸电子取代基的-I效应。
2.2 自由基的基本概念
① 推电子取代基的+I效应对自由基稳定性影响 自由基与推电子取代基连接时，自由基的稳定性降低。
R CH2 ·< CH3 ·稳定性 ② 吸电子取代基的-I效应对自由基稳定性的影响