自由基與有機金屬化學
自氧化
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黃油或食用油放久了會變質發哈喇味;蘋果切開會變褐;陳舊的清漆和橡膠會開裂硬化。日常中相當多的衰敗,其實都是同一個緩慢的化學反應:自氧化,即有機分子與普通空氣中的氧自發反應,由一條自由基鏈驅動。
氧氣(O2)很特殊:它本身就是一種雙自由基,帶有兩個未配對電子,所以很容易與碳自由基反應。自氧化以自由基鏈的形式進行。一個弱 C-H 鍵(尤其是不飽和脂肪裡的烯丙位或雙烯丙位 C-H)被奪走,生成一個碳自由基;O2 加到它上面,生成一個過氧自由基(R-O-O·);這個過氧自由基從另一個分子上奪取一個氫,生成一個氫過氧化物(R-O-O-H)和一個延續鏈的新碳自由基。這些氫過氧化物隨後分解成我們識別為「哈喇味」的那些小而難聞的醛和酸。由於多不飽和脂肪有特別弱、且受共振穩定的雙烯丙位 C-H 鍵,它們自氧化得最快,這就是為什麼魚油和植物油比飽和脂肪更容易變質。
自氧化解釋了食物為什麼會變質、為什麼我們要加抗氧化劑(像維生素 E 或 BHT 這樣的自由基抑制劑)來讓油脂和塑料保鮮,以及為什麼我們自己的身體要對抗「氧化應激」。同樣的化學還有危險的一面:擱置在架上的醚會緩慢自氧化成易爆的過氧化物。防禦之道始終如一,就是用一個抑制劑,在攜帶鏈的自由基能夠增長之前把它捕獲。
一瓶富含亞油酸的植物油開瓶後會慢慢變質發哈喇味:O2 進攻那薄弱的雙烯丙位 C-H,累積出氫過氧化物,它們再分解成刺鼻的短鏈醛,也就是「壞掉」的油那股氣味。
空氣緩慢地氧化不飽和脂肪最弱的 C-H,隨之而來的就是變質發哈喇味。
自氧化是用普通 O2 進行的自由基鏈,與實驗室裡用試劑刻意進行的氧化不是一回事;而且抗氧化劑並不能「逆轉」它,而是在鏈尚未形成之前攔截自由基,從而搶先阻止它。
又稱
另見