رادیکال آزاد

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

رادیکال یا رادیکال آزاد (به انگلیسی: Free radical) به اتم، مولکول یا یونی گفته می‌شود که دارای الکترون جفت‌نشده، به عبارتی دیگر پوسته الکترونی ناقص باشد که در همه جا، هوایی که تنفس می‌کنیم، مادهای که احاطه مان کرده اند و حتی داخل ساختمان بدنمان وجود دارند و می‌توانند با تخریب سلول‌های بدن و انتشار مواد سمی، به بافت‌های اطراف خود خسارات جبران ناپذیری به بدن وارد کنند.

رادیکال‌های آزاد در اثر شکستگی یک پیوند از یک مولکول پایدار ایجاد می‌شوند، همین ویژگی باعث افزایش واکنش‌های شیمیایی آنهاست چرا که میل به واکنش رادیکال‌ها به‌دلیل داشتن الکترون جفت‌ نشده زیاد میشود. یک رادیکال آزاد می‌تواند دارای بار مثبت، منفی یا خنثی باشد.

در انسان مهم‌ترین رادیکال آزاد اکسیژن است. مولکول اکسیژن در معرض تشعشعات مختلف، استرس، دودهای ناشی از استعمال دخانیات، ... با گرفتن تک الکترون از دیگر مولکول‌ها، دست به تخریب دیگر مولکول‌ها، سلول‌ها و دی ان ای می‌زند. حاصل فعالیت رادیکال‌های آزاد در بدن انواع دژنراسیون، سرطان‌، دیابت، نارسایی‌های قلبی، آسیب‌های مغزی، مشکلات عضلانی، پیری زودرس، آسیب‌های چشمی و در کل ضعف سیستم ایمنی بدن است. در این میان آنتی اکسیدان‌ها به عنوان اصلی‌ترین راه مبارزه با رادیکالهای آزاد و بازسازی سلول‌های تخریب شده مطرح می‌شوند چرا که موجب تخریب آن و افزایش کارایی سیستم ایمنی بدن در مقابل انواع بیماری‌ها میگردد.

بطور قراردادی، فلزها، یون‌های فلزی و ترکیب‌های مختلط فلزی رادیکال آزاد بشمار نمی‌آیند. فرآیند تشکیل رادیکال آزاد را هم‌کافت می‌نامند. در شیمی، رادیکال آزاد را با یک نقطه جلوی نشان ساختار نشان می‌دهند. برای نمونه با بکاربردن نور فرابنفش می‌توان مولکول کلر را تبدیل به دو رادیکال آزاد کلر کرد:

\mathrm{Cl}_2 \; \xrightarrow{u.v.} \; {\mathrm{Cl} \cdot} + {\mathrm{Cl} \cdot}

رادیکال‌های آزاد نقش مهمی را در سوختن، اتمسفر شیمی، بسپارش، پلاسمای شیمی، زیست‌شیمی و فرایندهای شیمیایی بسیاری ایفا می‌کنند. رادیکال‌های آزاد فوق اکسید ونیتریک اکسید در ارگانیسم‌های بدن عملکردی تنظیم کننده دارند از قبیل کنترل ضخامت رگ و فشار خون. انها همچنین نقش کلیدی را در متابولیسم‌های مداخله‌کننده ترکیبات گوناگون ایفا می‌کنند به عنوان مثال:رادیکال‌ها می‌توانند باعث انتقال سیگنال‌ها بشوند.

از ۲۰ قرن پیش رادیکال‌ها از رادیکال‌ها در شیمی برای نمایان کردن گروه‌های اتمی استفاده می‌کردند به عنوان مثال گروه‌های فلزات و کربوکسیل‌ها اگرچه انها قسمتی از مولکول‌های بزرگتر بودند. به دنبال بازبینی که اخیرا در فرهنگ لغات اجام شد بخش بزرگی از مولکول امروزه به بخش وظیفه و جایگزینی تغییر نام یافت اگرچه ممکن است در لغت‌نامه‌های قدیمی به همان نام قبلی ذکر شود.


آسیب به سلول‌های مغز[ویرایش]

پژوهشگران دانشگاه پزشکی شیکاگو با بررسی عادت غذایی ۶۰۰۰ نفر دریافتند که آن دسته از افرادی که دچار مشکلات فراموشی و نظایر آن نیستند، در عادت غذایی خود غذاهای سرشار از ویتامین ای گنجانده‌اند. ویتامین ای، رادیکال‌های آزاد را که محتملا" می‌توانند به سلول‌های مغز آسیب بزنند، مهار می‌کند.[۱][۲]

تاریخچه[ویرایش]

نخستین بنیانی که موجب به کشف رادیکال‌ها شد تری فنیل متیل رادیکال بود این امر در سال ۱۹۰۰ توسط موس گامبرگ در دانشگاه میشیگان آمریکا کشف شد. در گذشته اصطلاح رادیکال در تئوری رادیکال همچنین برای قسمتهایی از باند مولکول‌ها نیز استفاده می‌شد مخصوصا هنگامی که انها درواکنش تغییر نیافته باقی می‌ماندند. فرضیه آووگادرو بوسیله شیمیدانان مواد آلی آن زمان بصورت جدی مورد توجه واقع نشده بود با پایان یافتن قرن نوزده میلادی، این وضعیت مورد بررسی قرار گرفت و امکان موجودیت رادیکالهای آزاد، با کشف تری‌فنیل‌متیل‌رادیکال بوسیله گامبرگ به وضوح تایید یافت پس از این تاریخ بسیاری از رادیکالهای آزاد کشف و چنینی ترکیباتی در مکانیزمهای شیمی آلی بعنوان یک اصل پذیرفته شد.

تشکیل[ویرایش]

تشکیل رادیکال ممکن است از طریق شکستن پیوندهای کوالانسی شامل همولیتیکالی باشد که این فرایند نیاز به انرژی به مقدار قابل توجهی انرژی دارد به عنوان مثال تقسیم ₂H به دو مولکول H•که این انرژی مورد نیاز را انرژی تفکیک پیوند می‌نامند. و برای نشان دادن آن به طور مختصر از نمادΔΗ استفاده می‌شود. انرژی بین دو اتم توسط پیوند کووالانسی در یک مولکول قرار گرفته‌اند تحت تاثیر نوع اتم‌ها قرار دارد همچنین رادیکال‌های پایدار نیاز به انرژی بیشتری برای شکستن انها نیاز است. همولتیک یا عمل شکستن باندهابیشتر بین دو اتم باالکترونگاتیویته مشابه اتفاق می‌افتد. در شیمی آلی اغلب پیوند بین دو اتم اکسیژن و یا یک نیتروژن و اکسیژن مورد نظر است. تشکیل رادیکال آزاد یک واکنش گرمازا است همچنین اگرچه یون‌های رادیکال وجود دارند اما رادیکال‌ها به صورت خنثی وجود دارند رادیکال‌ها ممکن است به صورت تک الکترون به صورت اکسیداسیون ویا کاهش یک اتم یا مولکول تشکیل شوند. به عنوان مثال تولید دیسموتاز توسطزنجیره انتقال الکترون. مطالعات اولیه شیمی الی فلزی در مورد تترا الکیل توسط هانفلد و پانت در سال ۱۹۳۰فرایند شکافت یا هیدرولیتیک را تایید کرد.

تداوم و ثبات[ویرایش]

رادیکال به دست آمده از α-توکوفرول:

اگرچه رادیکال‌ها به علت واکنش پذیریشان به طور کلی عمر کوتاه مدتی دارند ولی نوع طولانی مدت نیز دارند که به عناوین زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

- رادیکال‌های پایدار

در اولین مثال در مورد رادیکال‌های پایدار به₂O که یک مثال معمول از این گروه می‌باشد همین طور NOاشاره می‌کنیم. رادیکال‌های ازاد می‌توانند طولانی مدت نیز پایدار بمانند در صورتی در یک سیستمπ یا مزدوج به وجود امده باشند مانند رادیکال ازاد به دست امده از α-توکوفرول (ویتامینE). همچنین صدها نمونه دیگراز رادیکال‌های تیازیل که نشان می‌دهد که واکنش پذیری کم وثبات ترمودینامیکی قابل توجه تنها با میزان محدود از π ثبات رزونانس ایجاد می‌شود.

- رادیکال‌های ماندگار

ترکیبات رادیکال ماندگار به دلیل ازدحام استریک‌ها در اطراف مرکز رادیکال ایجاد می‌شوند. ترکیباتی از این قبیل شامل گامبرگ در رادیکال تری فنیل متیل ونمک را می‌توان نام برد. رادیکال‌های ماندگار به هنگام سوختن و احتراق به مقدار زیاد تولید می‌شوند و می‌توانند باعث ایجاد استرس اکسیداتیو بشود که می‌تواند یک عامل سرطان زا باشد اگر که درکه این ذرات ریز در معرض هوا قرار بگیرند.

- دی رادیکال

دی رادیکال‌ها دارای دو مرکز رادیکال می‌باشند مرکز رادیکال‌های متعددی در یک مولکول می‌تواند وجود داشته باشد. اکسیژن موجود در هوا (اکسیژن سه‌گانه) می‌تواند به عنوان یک دی رادیکال باشد.

واکنش[ویرایش]

واسطه الکیل رادیکال توسط فرایندهای فیزیک شبیه به تثبیتsᴄɑrbcation:به عنوان یک قاعده کلی بیشتر جایگزین مرکز رادیکال است و البته با ثبات تر از ان است. بنا به ترتیبی رادیکال‌ها به گروه‌های عاملی تبدیل می‌شوند مانند کربونیل نترل واتر که با ثبات تر از رادیکال‌های آلی می‌باشد. رادیکال‌هایی که دارای باند دوگانه هستند، بر خلاف یونهای مشابه، تعامل الکترواستاتیک نقش مهمی را ایفا می‌کند. به عنوان مثال واکنش یونهای هستهβ، α غیر اشباع ترکیبات(ᴄ=o-ᴄ=ᴄ) با اثر بر خروج الکترون نقش مهمی دارند. دو واکنش که در مورد یون‌های مربوطه وجود دارد:کربونیل و ونیل می‌باشند. در این مرحله به سرعت بر باندهای دوگانه رادیکال افزوده می‌شود و در نتیجه α-کربونیل پایدار می‌باشد به عنوان مثال تمایل متناوب از هم‌بسپارش (کوپلیمریزاسیون) از انیدرید واستارین است.

منابع[ویرایش]