自由基与有机金属化学

自氧化

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黄油或食用油放久了会变质发哈喇味;苹果切开会变褐;陈旧的清漆和橡胶会开裂硬化。日常中相当多的衰败,其实都是同一个缓慢的化学反应:自氧化,即有机分子与普通空气中的氧自发反应,由一条自由基链驱动。

氧气(O2)很特殊:它本身就是一种双自由基,带有两个未配对电子,所以很容易与碳自由基反应。自氧化以自由基链的形式进行。一个弱 C-H 键(尤其是不饱和脂肪里的烯丙位或双烯丙位 C-H)被夺走,生成一个碳自由基;O2 加到它上面,生成一个过氧自由基(R-O-O·);这个过氧自由基从另一个分子上夺取一个氢,生成一个氢过氧化物(R-O-O-H)和一个延续链的新碳自由基。这些氢过氧化物随后分解成我们识别为「哈喇味」的那些小而难闻的醛和酸。由于多不饱和脂肪有特别弱、且受共振稳定的双烯丙位 C-H 键,它们自氧化得最快,这就是为什么鱼油和植物油比饱和脂肪更容易变质。

自氧化解释了食物为什么会变质、为什么我们要加抗氧化剂(像维生素 E 或 BHT 这样的自由基抑制剂)来让油脂和塑料保鲜,以及为什么我们自己的身体要对抗「氧化应激」。同样的化学还有危险的一面:搁置在架上的醚会缓慢自氧化成易爆的过氧化物。防御之道始终如一,就是用一个抑制剂,在携带链的自由基能够增长之前把它捕获。

一瓶富含亚油酸的植物油开瓶后会慢慢变质发哈喇味:O2 进攻那薄弱的双烯丙位 C-H,累积出氢过氧化物,它们再分解成刺鼻的短链醛,也就是「坏掉」的油那股气味。

空气缓慢地氧化不饱和脂肪最弱的 C-H,随之而来的就是变质发哈喇味。

自氧化是用普通 O2 进行的自由基链,与实验室里用试剂刻意进行的氧化不是一回事;而且抗氧化剂并不能「逆转」它,而是在链尚未形成之前拦截自由基,从而抢先阻止它。

又称
autooxidationlipid peroxidationrancidification自动氧化脂质过氧化