Nøgleforskellen mellem substitution af frie radikaler og tilsætning af frie radikaler er, at substitution af frie radikaler involverer udskiftning af en funktionel gruppe med en anden funktionel gruppe, mens tilsætning af frie radikaler involverer tilføjelse af en ny funktionel gruppe til et molekyle.
Et frit radikal kan være et atom, molekyle eller ion, der består af en uparret valenselektron. Der er to hovedtyper af radikalreaktioner: fri radikalsubstitution og frie radikaladditionsreaktioner.
Hvad er en fri radikal?
Et frit radikal kan være et atom, molekyle eller ion, der består af en uparret valenselektron. Norm alt kan disse uparrede elektroner gøre de frie radikaler meget kemisk reaktive; dog kan der være nogle undtagelser. På grund af deres høje reaktivitet har de fleste af de frie radikaler en tendens til at dimerisere spontant. Derfor har de en meget kort levetid.
Hvad er fri radikal substitution?
Fri radikalsubstitution er en type substitutionsreaktion, der involverer frie radikaler som det reaktive mellemprodukt. Reaktive mellemprodukter er kortlivede, højenergi- og højreaktive molekyler. Disse molekyler dannes under en kemisk reaktion, der har tendens til hurtigt at omdannes til mere stabile molekyler. Desuden er en substitutionsreaktion en type kemisk reaktion, hvor en funktionel gruppe i en kemisk forbindelse har tendens til at blive erstattet af en anden funktionel gruppe.
Figur 01: Forskellige trin i frie radikale reaktioner
Ovenstående billede viser trinene for frie radikaler generelt; trin 2 og 3 kaldes initieringsreaktioner, hvor der dannes frie radikaler gennem homolyse. Homolyse kan opnås ved hjælp af varme eller UV-lys og ved hjælp af radikale initiatorer, f.eks. organiske peroxider, azoforbindelser osv. De sidste trin 6 og 7 betegnes samlet som terminering; her har den radikale tendens til at rekombinere med en anden radikal art. Radikalen reagerer dog nogle gange yderligere, hvor der sker udbredelse. Udbredelsen er givet fra trin 4 og 5 i ovenstående billede.
Nogle eksempler på radikale substitutionsreaktioner omfatter Barton-McCombie-deoxygenering, Wohl-Ziegler-reaktion, Dowd-Beckwith-reaktion osv.
Hvad er fri radikal tilføjelse?
Fri radikaladdition er en type additionsreaktion, hvor en funktionel gruppe sættes til en forbindelse gennem et frit radikal-reaktivt mellemprodukt. Denne type tilføjelse kan forekomme mellem en radikal og en ikke-radikal art eller mellem to radikale arter. De grundlæggende trin i tilsætning af frie radikaler omfatter initiering, kædeudbredelse og kædeterminering.
Figur 02: Radikal tilføjelse af HBr på alkener
Under initieringsprocessen bruges en radikal initiator til initieringen, hvor en radikal art dannes ud fra en ikke-radikal forløber. Under kædeformeringsprocessen har et frit radikal en tendens til at reagere med en ikke-radikal art for at producere en ny radikal art. Det sidste trin er kædeterminering, hvor de to radikaler reagerer med hinanden og skaber en ikke-radikal art. Et almindeligt eksempel på denne type reaktion omfatter Meerwein-arylering.
Typisk er frie radikaladditionsreaktioner baseret på, at reagenserne har svage bindinger, så de kan gennemgå homolyse og danne radikale arter. Når der er stærke bindinger, bliver reaktionsmekanismen anderledes end sædvanlige frie radikaladditionsreaktioner.
Hvad er forskellen mellem fri radikal substitution og fri radikal tilføjelse?
Et frit radikal kan være et atom, molekyle eller ion, der består af en uparret valenselektron. Den vigtigste forskel mellem substitution af frie radikaler og addition af frie radikaler er, at substitution af frie radikaler involverer udskiftning af en funktionel gruppe med en anden funktionel gruppe, hvorimod frie radikaladdition involverer tilføjelse af en ny funktionel gruppe til et molekyle.
Den følgende figur viser forskellene mellem substitution af frie radikaler og addition af frie radikaler i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Fri radikal substitution vs fri radikal tilføjelse
Et frit radikal kan være et atom, molekyle eller ion, der består af en uparret valenselektron. Den vigtigste forskel mellem substitution af frie radikaler og addition af frie radikaler er, at substitution af frie radikaler involverer udskiftning af en funktionel gruppe med en anden funktionel gruppe, hvorimod fri radikaladdition involverer tilføjelse af en ny funktionel gruppe til et molekyle.
