الفرق الرئيسي بين استبدال الجذور الحرة وإضافة الجذور الحرة هو أن استبدال الجذور الحرة يتضمن استبدال مجموعة وظيفية بمجموعة وظيفية أخرى ، بينما تتضمن إضافة الجذور الحرة إضافة مجموعة وظيفية جديدة إلى الجزيء.
يمكن أن يكون الجذور الحرة ذرة أو جزيء أو أيون يتكون من إلكترون تكافؤ غير مزدوج. هناك نوعان رئيسيان من ردود الفعل الجذرية: استبدال الجذور الحرة وتفاعلات إضافة الجذور الحرة.
ما هو الجذور الحرة؟
يمكن أن يكون الجذور الحرة ذرة أو جزيء أو أيون يتكون من إلكترون تكافؤ غير مزدوج.عادة ، يمكن لهذه الإلكترونات غير المزاوجة أن تجعل الجذور الحرة شديدة التفاعل كيميائيًا ؛ ومع ذلك ، يمكن أن يكون هناك بعض الاستثناءات. نظرًا لتفاعلها العالي ، تميل معظم الجذور الحرة إلى التضاعف تلقائيًا. لذلك ، لديهم عمر قصير جدًا.
ما هو استبدال الجذور الحرة؟
استبدال الجذور الحرة هو نوع من تفاعل الاستبدال الذي يتضمن الجذور الحرة باعتبارها وسيطًا تفاعليًا. المواد الوسيطة التفاعلية هي جزيئات قصيرة العمر وذات طاقة عالية وعالية التفاعل. تتشكل هذه الجزيئات أثناء تفاعل كيميائي يميل إلى التحول بسرعة إلى جزيئات أكثر استقرارًا. علاوة على ذلك ، تفاعل الاستبدال هو نوع من التفاعل الكيميائي حيث تميل مجموعة وظيفية واحدة في مركب كيميائي إلى الاستبدال بمجموعة وظيفية أخرى.
الشكل 01: خطوات مختلفة في التفاعلات الجذرية الحرة
توضح الصورة أعلاه خطوات تفاعلات الجذور الحرة بشكل عام ؛ تسمى الخطوتان 2 و 3 بردود فعل البدء حيث تتشكل الجذور الحرة من خلال التحلل المتماثل. يمكن تحقيق التحلل المتماثل باستخدام الحرارة أو ضوء الأشعة فوق البنفسجية وباستخدام البادئات الجذرية ، على سبيل المثال الأكاسيد الفوقية العضوية ، ومركبات الآزو ، وما إلى ذلك. يتم تسمية الخطوتين النهائيتين 6 و 7 معًا باسم الإنهاء ؛ هنا ، يميل الراديكالي إلى إعادة الاتحاد مع أنواع راديكالية أخرى. ومع ذلك ، يتفاعل الراديكالي أحيانًا بشكل أكبر حيث يحدث التكاثر. يتم إعطاء الانتشار من الخطوتين 4 و 5 في الصورة أعلاه.
تتضمن بعض الأمثلة على تفاعلات الاستبدال الجذري إزالة الأكسجين من بارتون-مكومبي ، وتفاعل وول زيجلر ، وتفاعل دود-بيكويث ، وما إلى ذلك.
ما هي إضافة الجذور الحرة؟
إضافة الجذور الحرة هي نوع من تفاعل الإضافة حيث يتم إضافة مجموعة وظيفية إلى مركب من خلال وسيط تفاعلي للجذور الحرة.يمكن أن يحدث هذا النوع من الإضافة بين نوعين جذريين وغير راديكاليين أو بين نوعين جذريين. تشمل الخطوات الأساسية لإضافة الجذور الحرة البدء وانتشار السلسلة وإنهاء السلسلة.
الشكل 02: إضافة جذرية لـ HBr على الألكينات
أثناء عملية البدء ، يتم استخدام البادئ الراديكالي للبدء ، حيث تتشكل الأنواع الجذرية من السلائف غير الراديكالية. أثناء عملية التكاثر المتسلسل ، يميل الجذور الحرة إلى التفاعل مع الأنواع غير الراديكالية من أجل إنتاج أنواع جذرية جديدة. الخطوة الأخيرة هي إنهاء السلسلة ، حيث يتفاعل الجذوران مع بعضهما البعض ، مما يخلق نوعًا غير راديكالي. ومن الأمثلة الشائعة على هذا النوع من التفاعل Meerwein arylation.
بشكل نموذجي ، تعتمد تفاعلات الإضافة الراديوية الحرة على الكواشف ذات الروابط الضعيفة بحيث يمكن أن تخضع للانحلال المتماثل لتشكيل أنواع جذرية. عندما تكون هناك روابط قوية ، تصبح آلية التفاعل مختلفة عن تفاعلات إضافة الجذور الحرة المعتادة.
ما هو الفرق بين الاستبدال الجذري الحر وإضافة الراديكالية الحرة؟
يمكن أن يكون الجذور الحرة ذرة أو جزيء أو أيون يتكون من إلكترون تكافؤ غير مزدوج. الفرق الرئيسي بين استبدال الجذور الحرة وإضافة الجذور الحرة هو أن استبدال الجذور الحرة يتضمن استبدال مجموعة وظيفية بمجموعة وظيفية أخرى ، بينما تتضمن إضافة الجذور الحرة إضافة مجموعة وظيفية جديدة إلى الجزيء.
يسرد الشكل التالي الاختلافات بين استبدال الجذور الحرة وإضافة الجذور الحرة في شكل جدول للمقارنة جنبًا إلى جنب.
ملخص - استبدال جذري مجاني مقابل إضافة جذرية مجانية
يمكن أن يكون الجذور الحرة ذرة أو جزيء أو أيون يتكون من إلكترون تكافؤ غير مزدوج. الفرق الرئيسي بين استبدال الجذور الحرة وإضافة الجذور الحرة هو أن استبدال الجذور الحرة يتضمن استبدال مجموعة وظيفية بمجموعة وظيفية أخرى ، بينما تتضمن إضافة الجذور الحرة إضافة مجموعة وظيفية جديدة إلى الجزيء.
