[科普中国]-自由基离子

自由基离子的英 文名是 radical ion。简称是离子基。带有电荷的自由基，具有自由基和离子的双重性质。带正电荷的自由基叫自由基正离子（简称正离子基，radical cation)，带负电荷的自由基叫自由基负离子（简称负离子基，radical anion)。

自由基离子定义和研究历史简称离子基。带有电荷的自由基，具有自由基和离子的双重性质。带正电荷的自由基叫自由基正离子（简称正离子基，radical cation)，带负电荷的自由基叫自由基负离子（简称负离子基，radical anion)。一般情况下，代表未成对电子的圆点和电荷按·+和·-的顺序写出，也可经将电荷性质直接写在位于中间的圆点的上方，后者更为通用。如果未成对电子和电荷分别位于不同原子上，也可以把圆点和电荷分别写在不同的原子上。中性分子失去一个电子，就生成自由基正离子；接受一个电子，就生成自由基负离子。

它可以是起始物, 也可以是产物。但是, 最常见的却是反应的中间体。就性质而言, 自由基一般都是很活泼的，比如，甲基只能存在0.01秒,当然也有稳定的自由基。自由基概念的确立始于1900年刚伯格(Gombeyr) 首次制得稳定的三苯甲基。多年来, 自由基仅是一个化学新奇物, 直到1937年卡拉奇( Kharasch) 发现过氧化物效应, 解释了溴化氢和不对称稀烃的反“ 马氏” 法则加成的原因后, 科学家们才认识到自由基作为实体而参与化学反应, 揭示了有机化学理论的新展望。1

自由基离子的产生有机化合物分子中的化学键发生均裂都能形成自由基。

1）热解法

很多化合物, 特别是含弱键的化合物, 在气相或液相中可以发生热均裂反应产生自由基。例如: 二烷基过氧化物、二酰基过氧化物，偶氮化合物等作自由基源时, 在50~150度时均能生成自由基。

2）光解法

键能在50-95KCal/mol的有机物, 在波长适当的紫外线或可见光的照射下, 都能发生键均裂生成自由基。

3）氧化还原法

很多无机离子可以在氧化还原反应中得到或失去一个电子而改变价态, 可以广泛用以产生活泼自由基。2

4）有机方法

自由基离子的检定检定自由基存在的方法主要有仪器检定和化学检定两种， 前者最有效, 常用的仪器叫做顺磁共振法仪, 或称电子自旋共振, 简称ESR。化学检定常用捕捉法。

1 顺磁共振

电子的顺磁共振现象是根据自由基自旋所产生磁矩的性质决定的言一般分子中, 电子配对, 自旋相反, 产生的磁矩可以互相抵消, 这种分子对外界磁场呈现反磁性。但是, 当分子中具有一个电子或奇数电子独占一个轨道时, 分子产生磁矩, 那么这种物质磁场内会呈现顺磁性, 分析它的波谱图, 就可以检定出低达的自由基。对一个典型的ESR实验来说, 一般采用的磁场大约为3200G , 共振吸收发生在微波区的9000MHz 左右。

对在顺磁共振仪上检定不出来的命短自由基, 则需采用化学检定, 即加入某种化学试剂, 使其变稳定, 或使其减慢反应速度后, 再进行鉴定或检定。

2 化学检定

自由基由于具有高活性, 决定它具有高度亲和力, 因此, 可以用和它们化合生成稳定产物的试剂进行捕集, 而后, 对这些稳定产物就能进行分离, 并加以鉴定。比如: 在自由基反应中加入甲苯, 就会使中间体自由基夺取甲苯的α-氢原子, 生成较稳定的苄基自由基, 苄基自由基将持续保留在反应体系中, 直至它们二聚生成二苄基为止，二苄基是个易于鉴定的产物。2

自由基离子反应特点(1) 自由基反应无论是在气相或液相中发生, 它们都是十分相似的， 自由基在溶液中的溶剂化会扩成一些不同。

( 2 ) 酸或碱的存在或溶剂极性的改变, 对于自由基反应都没有什么影响( 非极性溶剂会抑制竞争的离子反应)。

( 3 ) 自由基反应由典型的自由基源所引发或加速。

( 4 ) 清除自由基的物质, 如NO，氧气或苯琨等, 会使自由基反应的速率减慢或使自由基反应完全被抑制。

自由墓参加化学反应的事实, 不仅能解析一些化学现象, 例如: 苯胺接触空气很快变成棕色, 然后变青、变黑; 苯甲醛易生成一层硬壳; 乙醚不添加乙醇使它稳定, 会生成高度爆炸的过氧化物等。而且能运用它的反应特性来进行工业合成。例如高分子聚合物的制备等。还必须指出的是, 自由基在生物体内所参与的作用, 如酶催化, 光合成, 过氧化物效应等, 在治疗疾病, 预防癌症方面, 都具有实际意义。1

自由基与生物少量并且控制得宜的自由基是有用的。例如白血球利用自由基(超级氧，一氧化氮)来杀死外来的微生物，体内一些分解代谢的反应须要自由基来催化，血管的舒张和部分神经、消化系统讯号的传导要藉助于自由基(一氧化氮)

给予负离子，使生物体体内过剩的活性氧还原，就能够抑制生物体的氧化。负离子能够使生物体容易摄取维他命頪，氨基酸，矿物质等，这些成分能够分解，消除活性氧，提高SOD的活性。所以负离子是生物体不可或缺的物质。负离子是唯一能够消除活性氧自由基，保护生物体的自然要素。

负离子没有副作用，能够促进自然治愈力，治愈疾病，保持健康。负离子能够使血液变成弱碱性，使新陈代谢，生理作用旺盛，并强化免疫力，同时也能够给予生物体衰弱时增强的活性氧电子，抑制氧化，杜绝疾病的根源。3

氧附着于生物体的细胞组织中，当电子被夺走时，就会引起细胞组织的氧化。活性氧会从生物体的脂质（不饱和脂肪酸）或蛋白质那儿夺走电子，结果引起脑中风或心肌梗塞，动脉硬化症，癌症及糖尿病。

负离子的本质是电子，因此给予生物体负离子，就能使生物体体内充满电子，代替生物体的脂质或蛋白质的电子给予活性氧，使活性氧安定，所以不会损伤生物体的细胞，同时能够抑制疾病的发生。2

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学