ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแทนที่อนุมูลอิสระและการเติมอนุมูลอิสระคือการแทนที่ของหมู่ฟังก์ชันด้วยกลุ่มการทำงานอื่น ในขณะที่การเติมอนุมูลอิสระเกี่ยวข้องกับการเพิ่มกลุ่มการทำงานใหม่ให้กับโมเลกุล
อนุมูลอิสระสามารถเป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่ประกอบด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบไม่มีคู่ ปฏิกิริยารุนแรงมีสองประเภทหลัก: การแทนที่อนุมูลอิสระและปฏิกิริยาการเติมอนุมูลอิสระ
อนุมูลอิสระคืออะไร
อนุมูลอิสระสามารถเป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่ประกอบด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบไม่มีคู่โดยปกติอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่เหล่านี้สามารถทำให้อนุมูลอิสระมีปฏิกิริยาทางเคมีสูง อย่างไรก็ตาม อาจมีข้อยกเว้นบางประการ เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาสูง อนุมูลอิสระส่วนใหญ่จึงมีแนวโน้มที่จะลดขนาดลงเองตามธรรมชาติ ดังนั้นพวกมันจึงมีอายุการใช้งานสั้นมาก
การแทนที่แบบอนุมูลอิสระคืออะไร
การแทนที่อนุมูลอิสระเป็นปฏิกิริยาการแทนที่ประเภทหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับอนุมูลอิสระเป็นตัวกลางปฏิกิริยา สารตัวกลางปฏิกิริยามีอายุสั้น พลังงานสูง และโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูง โมเลกุลเหล่านี้ก่อตัวขึ้นระหว่างปฏิกิริยาเคมีที่มีแนวโน้มจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็วเป็นโมเลกุลที่เสถียรกว่า นอกจากนี้ ปฏิกิริยาการแทนที่เป็นปฏิกิริยาเคมีประเภทหนึ่งที่หมู่ฟังก์ชันหนึ่งในสารประกอบเคมีมีแนวโน้มที่จะถูกแทนที่ด้วยหมู่ฟังก์ชันอื่น
รูปที่ 01: ขั้นตอนต่างๆ ในปฏิกิริยารุนแรงแบบอิสระ
ภาพด้านบนแสดงขั้นตอนของปฏิกิริยาอนุมูลอิสระโดยทั่วไป ขั้นตอนที่ 2 และ 3 ถูกตั้งชื่อปฏิกิริยาเริ่มต้นโดยที่อนุมูลอิสระก่อตัวขึ้นผ่านกระบวนการโฮโมไลซิส การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันสามารถทำได้โดยใช้ความร้อนหรือแสงยูวีและการใช้ตัวเริ่มต้นที่รุนแรง เช่น เปอร์ออกไซด์อินทรีย์ สารประกอบเอโซ ฯลฯ ขั้นตอนสุดท้ายที่ 6 และ 7 ถูกเรียกรวมกันว่าเป็นการสิ้นสุด ในที่นี้ พวกหัวรุนแรงมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกับอีกสายพันธุ์ที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง อย่างไรก็ตามบางครั้งหัวรุนแรงจะตอบสนองมากขึ้นเมื่อมีการแพร่พันธุ์ การขยายพันธุ์ได้มาจากขั้นตอนที่ 4 และ 5 ในภาพด้านบน
ตัวอย่างบางส่วนของปฏิกิริยาการแทนที่อย่างรุนแรง ได้แก่ Barton-McCombie deoxygenation, ปฏิกิริยา Wohl-Ziegler, ปฏิกิริยา Dowd-Beckwith เป็นต้น
ฟรี Radical Addition คืออะไร
การเติมอนุมูลอิสระเป็นปฏิกิริยาการเติมประเภทหนึ่งที่หมู่ฟังก์ชันถูกเติมลงในสารประกอบผ่านตัวกลางปฏิกิริยาอนุมูลอิสระการเพิ่มประเภทนี้สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างสปีชีส์หัวรุนแรงกับสปีชีส์ที่ไม่ใช่หัวรุนแรง หรือระหว่างสปีชีส์หัวรุนแรงสองสปีชีส์ ขั้นตอนพื้นฐานของการเพิ่มอนุมูลอิสระ ได้แก่ การเริ่มต้น การขยายพันธุ์ลูกโซ่ และการสิ้นสุดลูกโซ่
รูปที่ 02: การเติม HBr แบบรุนแรงบน Alkenes
ในระหว่างกระบวนการเริ่มต้น ผู้ริเริ่มแบบหัวรุนแรงจะถูกใช้สำหรับการเริ่มต้น โดยที่สปีชีส์หัวรุนแรงก่อตัวขึ้นจากสารตั้งต้นที่ไม่รุนแรง ในระหว่างกระบวนการขยายพันธุ์แบบลูกโซ่ อนุมูลอิสระมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับสปีชีส์ที่ไม่ใช่อนุมูลอิสระเพื่อผลิตสปีชีส์หัวรุนแรงชนิดใหม่ ขั้นตอนสุดท้ายคือการยุติลูกโซ่ โดยที่อนุมูลทั้งสองทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดสปีชีส์ที่ไม่รุนแรง ตัวอย่างทั่วไปของปฏิกิริยาประเภทนี้ ได้แก่ Meerwein arylation
โดยปกติ ปฏิกิริยาการเติมอนุมูลอิสระจะขึ้นอยู่กับรีเอเจนต์ที่มีพันธะอ่อน เพื่อให้พวกมันสามารถผ่านกระบวนการโฮโมไลซิสที่ก่อตัวเป็นสายพันธุ์หัวรุนแรงได้ เมื่อมีพันธะที่แข็งแรง กลไกการเกิดปฏิกิริยาจะแตกต่างจากปฏิกิริยาการเติมอนุมูลอิสระตามปกติ
ความแตกต่างระหว่างการแทนที่แบบอนุมูลอิสระกับการเติมแบบไม่มีรากแบบอิสระคืออะไร
อนุมูลอิสระสามารถเป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่ประกอบด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบไม่มีคู่ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแทนที่อนุมูลอิสระและการเติมอนุมูลอิสระคือการแทนที่กลุ่มฟังก์ชันด้วยกลุ่มการทำงานอื่น ในขณะที่การเติมอนุมูลอิสระเกี่ยวข้องกับการเพิ่มกลุ่มฟังก์ชันใหม่ให้กับโมเลกุล
รูปต่อไปนี้แสดงความแตกต่างระหว่างการแทนที่อนุมูลอิสระและการเติมอนุมูลอิสระในรูปแบบตารางสำหรับการเปรียบเทียบแบบเคียงข้างกัน
Summary – การแทนที่แบบ Radical แบบฟรีและการเติมแบบ Radical ฟรี
อนุมูลอิสระสามารถเป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออนที่ประกอบด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบไม่มีคู่ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแทนที่อนุมูลอิสระและการเติมอนุมูลอิสระคือการแทนที่กลุ่มฟังก์ชันด้วยกลุ่มการทำงานอื่น ในขณะที่การเติมอนุมูลอิสระเกี่ยวข้องกับการเพิ่มกลุ่มฟังก์ชันใหม่ให้กับโมเลกุล