自由基及检测方法

自由基及检测方法
自由基及检测方法

ESR

电子顺磁共振(EPR)或称电子自旋共振(ESR)现象最早发现于1944年。它利用具有未成对电子的物质在磁场作用下吸收电磁波的能量使电子发生能级间的跃迁的特征,对顺磁性物质进行检测与分析。

自旋捕集方法是将不饱和的抗磁性化合物(自旋捕集剂)加入反应体系,与反应体系中产生的各种活性高、寿命短的自由基结合形成相对稳定的自旋加合物,以适于ESR检测其原理是利用适当的自旋捕捉剂与活泼的短寿命自由基结合,生成相对稳定的自旋加合物,可以用电子自旋共振波谱法检测自旋加合物的数量,利用自旋加合物的数量来计算原来自由基的多少。

H:

V:

ESR测自由基是怎么被检测的(细胞,组织,溶液?体内,体外?)

(MGD)2 - Fe2 +,是含有10mmol·L- 1MGD 和2mmol·L- 1FeSO4的溶液。

体外捕集:处死后取组织(血液、细胞),加入捕集剂,ESR测定

体内捕集:腹腔注射捕集剂,处死取组织(血液、细胞),ESR测定

腹腔注射几乎没有检测到自由基信号,或者信号很弱,而处死后样品加捕获剂则可以检测到自由基信号。

通用捕获剂

典型的自旋捕捉剂是亚硝基化合物或氮氧化合物,把足够量的自旋捕捉剂加入到产生自由基的体系中,自旋捕获剂就会快速地和任何出现的自由基反应,最后给出稳定的可检测的氮样氧自由基加合物。所形成的自由基加合物的ESR 谱上有被捕自由基基因给出的超精细分裂,可鉴别被捕自由基通用自旋捕获剂所形成的自由基加合物对自由基结构变化相当敏感,

ESR 技术检测O-2

O-2可以与1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠(Tiron)(钛铁试剂)快速反应生成一种称之为“Tiron 半醌自由基”的自旋加合物,比较稳定,可在室温下应用电子顺磁共振波谱仪(EPR)进行检测,从而解决了生理条件下水溶液中寿命极其短暂的O-2·的定性和定量问题

ESR 技术检测·OH

DMPO作自由基捕获剂对自由基结构变化相当敏感,可以提供自由基结构的详细信息。它与·OH产生的自旋加合物的ESR谱表现出特别容易识别的特征谱线。在溶液中容易形成的自我捕集产物二聚体自由基不会干扰实验结果。

ESR 技术检测血红蛋白结合的一氧化氮

在组织或血液中,一氧化氮大多与氧或过渡金属反应生成了硝酸盐或亚硝酸盐以及一氧化氮与金属的配合物。一氧化氮与血红蛋白的结合速率常数非常高,而且能够得到有特征的ESR 波谱。利用这一性质,我们可以用血红蛋白作为一氧化氮的捕集剂检测一氧化氮自由基。但是,HbNO 极易氧化,这就限制了这种方法在富氧条件下的应用。

ESR 技术检测生物体系产生的一氧化氮

一氧化氮与含金属蛋白反应产生的亚硝酰的金属配合物,往往会抑制细胞中许多重要的酶,对细胞产生毒害作用。目前应用较多的捕集剂的有Fe2+- (DETC)2,它可与一氧化氮形成稳定的单亚硝酰-铁配合物MNIC,给出特征的ESR 波谱。但由于Fe2+-( DETC)2不溶于

水,在一定程度上限制了它的使用。铁配合物捕集一氧化氮的最新进展得益于Komarov等人的研究,他们使用DETC 的衍生物MGD,与亚铁离子合成稳定的亲水性配合( MGD)2- Fe2+,该配合物易溶于水( MGD)2-Fe2+非常适合捕集检测活细胞或组织中放的一氧化氮。但MNIC-DETC为疏水性物质,MNIC-MGD 为亲水性物质; MNIC-DETC 可附着于细胞膜甚至进入细胞,而MNIC-MGD 不能进入细胞。因此,根据其各自的特性,实验中应选取不同的捕捉剂。

分光光度法

概念:是利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质或测定其含量的一项技术。

特点:灵敏度高、精确度高、操作简便、快速。对于复杂的组分系统,无须分离即可检测出其中所含的微量组分的特点。

原理:利用自由基使显色剂发生颜色变化, 根据吸光度的变化值而间接测得自由基的含量1、羟基自由基

1.1 水杨酸法

Fenton 反应产生·OH, ·OH 氧化水杨酸得到2 , 3-二羟基苯甲酸, 用其在510 nm 处的吸光度值表示·OH的多少, 吸光度值与·OH的量成正比。

1.2 细胞色素C 氧化法

其反应机理为·OH能使还原型细胞色素C(浅红色)氧化成氧化型细胞色素C(浅黄色) 通过测定反应体系中吸光度的减少量(550 nm) , 间接测得·OH的含量。

1.3 脱氧核糖法

采用Fe3 +-EDTA-抗坏血酸-过氧化氢体系产生·OH。此方法中脱氧核糖作为·OH的攻击目标。脱氧核糖受·OH攻击后裂解, 在酸性、加热的条件下可与硫代巴比妥酸反应生成红色化合物。可根据在532 nm 处测定的吸光度值来间接反映·OH的含量。

1.4 DMSO

羟自由基氧化DMSO生成的甲醛与2,4-二硝基苯肼(DNPH)反应在碱性条件下生成稳定的酒红色腙类物质,其最大吸收波长为390nm,分光光度法测定其含量可间接测定羟自由基的生成量。

1.5氧化褪色分光光度法

亚甲兰(MB)、二甲基亚砜(DMSO)、溴邻苯三酚红(BPR)、茜素紫、邻二氮菲-Fe2+ Fenton 反应产生·OH, ·OH使邻二氮菲-Fe2+氧化为邻二氮菲-Fe3+, 使邻二氮菲-Fe2+在536 nm 处的最大吸收峰消失。根据536 nm 处吸光度变化判断受试物清除·OH的能力。需要注意的是, 测定时加样方法对结果有重要影响, 需先将邻二氮菲、PBS 及水混匀, 并且每管加入FeSO4后立即混匀, 否则会使局部颜色过浓, 影响结果的重复性。

2、超氧自由基

超氧自由基的分光光度法测定, 最常用的方法有细胞色素 C 的超氧自由基还原法和硝基四氮唑蓝(nitro bluetetrazolium , NBT) 还原法。

具有氧化活性的细胞色素C被O2-还原后, 形成了在波长550 nm 处有强吸收的亚铁细胞色素, 可以用于O2-的测定。但是, 细胞色素C还原法的体系中如果存在着其他还原性物质便会对结果造成干扰, 如还原性酶的干扰。

NBT 在O2-的作用下, 还原生成不溶于水、蓝色的二甲臜(Diformazan), 它的最大吸收波长560 nm , 吸光系数达10000 以上, 测定灵敏度相当高。

肾上腺素氧化法以肾上腺素氧化为肾上腺素红作为O2-生成的指标。测定310 nm处肾上腺素红的产量可间接测出反应体系的O2-含量。该法操作简便, 而且灵敏度可以设法增加, 但干扰因素较多。

在羟胺氧化法中O2-可氧化羟胺生成亚硝酸根,在酸性条件下, 亚硝酸与氨基苯磺酸和N2甲奈基二氨基乙烯反应生成红色化合物, 后者在530 nm 处有最大吸收峰,测定在530 nm 处的吸光度变化, 可以间接的反映O2-的含量, 但是该方法存在一定的缺点, 如甲萘胺溶液不稳定、空白值较大等。

3、NO

Griess 试剂由磺酸( sulpheilic acid) 和萘乙二胺组成。在酸性条件,这一试剂可以与亚硝酸盐反应生成红色物质在545 --555 nm 有一个最大吸收。可以用分光光度计检测。Griess 试剂法最大的优点是简便易行,通常只需要将试剂加入待测的样品中即可。但是这种简单做法在生物体系中却常常不能准确反映一氧化氮的生成量。因为一氧化氮会发生反应,并依环境及时间按一定比例生成亚硝酸盐或硝酸盐。另外,某些生物体系如血液,尿液及体液中本身就存在一定浓度的硝酸盐和亚硝酸盐,这就需要使传统的Griess 法与新的技术相结合,增加灵敏度并同时检测硝酸盐及亚硝酸盐的含量

4、CAT

CAT作用于底物中过氧化氢,使过氧化氢分解成水和氧气,体系中残留的过氧化氢再与钼酸胺作用生成黄色复合物,其呈色的深浅可用分光光度计进行测定,从而反应出过氧化氢酶活性,是一个简易快速及精确的检验方法。

5.SOD

5.1 细胞色素C还原法

细胞色素C还原法(McCord法):原理是黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶体系中产生的O2-使一定量的氧化型细胞色素C还原为还原型细胞色素C,后者在550nm有最大光吸收。在SOD存在时,由于一部分O2-被SOD催化而歧化O2-还原细胞色素C的反应速度则相应减少,即其反应受到抑制。将抑制反应的百分数与SOD浓度作图可得到抑制曲线,由此计算样品中SOD 活性。本法是间接法中的经典方法,但本法灵敏度较低。

5.2 NBT法

O2-可将氮蓝四唑还原为蓝色的甲腙,后者在560nm处有最大吸收。而SOD可清除O2-,从而抑制了甲腙的形成。于是光还原反应后,反应液蓝色愈深,说明酶活性愈低,反之酶活性愈高。一个酶活力单位定义为将NBT的还原抑制到对照一半(50%)时所用的酶量。5.3邻苯三酚自氧化法

利用邻苯三酚在碱性条件下能迅速自氧化,释放出O2-,生成带色的中间产物。反应开始后先变成黄绿色,几分钟后转为绿色,最后转变为黄色。黄绿色产物在325nm处测定溶液的吸光度。加入酶液使O2-歧化,产生O2和H2O2,是中间产物不能累积。酶活性单位采用1mL反应液中每分钟抑制邻苯三酚自氧化速率达50%时的酶定量为一个活力单位。邻苯三酚自氧化速率随其浓度的升高而增加。

6、GSH-Px

谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)是机体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶。GSH-Px的活性中心是硒半胱氨酸,其活力大小可以反映机体硒水平。硒是GSH-Px酶系的

组成成分,它能催化GSH变为GSSG,使有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物,从而保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。

谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)是体内存在的一种含硒清除自由基和抑制自由基反应的系统。对防止体内自由基引起膜脂质过氧化特别重要,其活力以催化GSH氧化的反应速度,及单位时间内GSH减少的量来表示,GSH和5,5’-二硫对硝基苯甲酸(DTNB)反应在GSH-Px催化下可生成黄色的5-硫代2-硝基苯甲酸阴离子,于423nm波长有最大吸收峰,测定该离子浓度,即可计算出GSH减少的量,由于GSH能进行非酶反应氧化,所以最后计算酶活力时,必须扣除非酶反应所引起的GSH减少。

总体上来说, 分光光度法操作简单, 费用少, 仪器设备价格低廉, 但存在检测的灵敏度较低, 检测限较高, 专一性不强等缺点。

分光光度如何定量

根据朗博(Lambert)-比尔(Beer)定律:A=abc

式中A为吸光度,b为溶液层厚度(cm),c为溶液的浓度(g/dm3),a为吸光系数。

其中吸光系数与溶液的本性、温度以及波长等因素有关。

化学发光法(CL)

化学发光的原理是发光剂被自由基氧化成激发态,反应物或产物分子从中获得能量的电子激发,形成电子激发态, 当返回基态时, 以发射光子的形式释放能量, 这一过程称为化学发光(CL) 。

常用的发光试剂鲁米诺(氨基苯二酰一肼)和光泽精(N,N二甲基二吖啶硝酸盐)鲁米诺可检测活性氧(氧、H2O2、O-2、·OH)、LPO、NO

在碱性溶液中(p H 10 左右) , 首先形成单价阴离子, 然后在催化剂, 如酶, Fe2 +, Co2 +, Ni2 +和Cu2 +等过渡金属离子或者金属络合物的催化下与溶液中的溶解氧或者过氧化氢发生氧化还原反应, 生成激发态的两价阴离子氨基肽酸盐(APD) ,APD 经非辐射性跃迁回到基态时, 放出光子。检测光的强度就可以确定自由基含量。

光泽精对O-2有特异性

在碱性条件下, 光泽精与O-2等过氧化物作用形成激发态N2甲基吖啶(N2methylacridan) 。利用光泽精化学发光法也可检测细胞线粒体内特定种类的自由基: 光泽精通过其本身的正电荷与线粒体内膜上负电荷之间的作用通过线粒体膜线粒体内膜后首先被还原成单价光泽精自由基, 然后光泽精自由基与O-2反应生成不稳定的中间物并分解出激发态分子, 激发态分子跃迁到基态的过程中释放光子, 通过微弱发光仪测定发光强度, 以此间接测定O-2的生成及数量。但是在实际应用中, H2O2 的分解过程同样会产生O2- ·自由基, 可能会影响结果的准确性。

臭氧测NO

臭氧与一氧化氮反应速度极快,发光强大。基于一氧化氮和臭氧反应原理的化学发光检测灵敏度高,但是只能检测气相体系的一氧化氮,目前很多实验作了种种改进,也可检测液相中的一氧化氮,甚至将硝酸盐及亚硝酸盐还原为一氧化氮来检测。

NO+O3→NO2·NO2·→NO2+h

化学发光法是一种灵敏、准确检测自由基的方法。与ESR和HPLC法相比,具有操作简便、设备成本较低、测定快速等优点。

化学发光法缺点(评价)

缺点:但是在进行复杂样品分析的时候,由于发光体系的选择性很差,不能对待测组分很好的定性,是其在实际应用中受到了很大限制。

优点:化学发光法是一种简便、快速、灵敏的痕量分析方法。对于成分简单的样品,通过标

准曲线法、标准加入法等可以直接对待测组分进行很好的定量分析。

需要注意的是:不同的反应体系需要不同的PH条件。

荧光分析法

荧光探针法

原理:荧光探针法测定技术的核心是荧光探针, 探针本身应该没有荧光或只有很弱的荧光, 能很容易通过细胞膜, 但在细胞或细胞器内被自由基氧化后发出较强的荧光。

常用的荧光探针有 2 ,7-二氯荧光黄乙酰乙酸(DCFH-DA)、DAF-FMDA 、双氢罗丹明123 (DHR) 、二氢乙锭(DHE) 等

可检测O2- 、· OH 和NO

DCFH-DA具有亲脂性, 很容易通过细胞膜, 进入细胞后在细胞内脂酶的作用下脱去乙酸盐基团成为有极性的DCFH , 但DCFH不产生荧光, 细胞胞浆中的氧化物能够氧化DCFH 为能发出很强荧光的2 ,7-二氯荧光素(DCF) ,激发波长为488nm,发射波长为525nm。DCF 形成量与细胞氧化物水平成正比例关系, 因此, 其荧光强度间接代表细胞内过氧化物的水平。

可检测:O2- ·、OH ·

DAF-FMDA可以穿过细胞膜(cell-permeable),进入细胞后可以被细胞内的酯酶催化形成不能穿过细胞膜的DAF-FM。DAF-FM本身仅有很弱的荧光,但在和一氧化氮反应后可以产生强烈荧光,激发波长为495nm,发射波长为515nm。

可检测:NO

DHR本身没有荧光,它被氧化后(与单线态氧结合)就生成具有强荧光性质的RH。

使用DCFH-DA 与DHR 时,仪器的激发波长488 nm , 发射波长在525 或530 nm 左右。测胞浆内自由基, 往往用DCFH-DA 探针; 而测线粒体内的自由基, 则常用DHR 作荧光探针。

可检测:O2-、·OH

DHE能自由透入细胞内被O2-直接氧化成溴化乙锭(EB) , EB 的荧光强度与O2-浓度成正比, 从而间接反映O2-的含量。使用HE时, 仪器的激发波长488 nm , 发射波长在610 或650 nm 左右

可测:O2-

任何可以检测fluorescein的仪器,包括荧光显微镜、激光共聚焦显微镜、流式细胞仪、荧光分光光度计或荧光酶标仪都可以用于该荧光探针的检测。

2-吡啶甲醛苯并噻唑啉只能被O2-氧化,而共存的双氧水和羟基自由基都不能使其在测定波长下的荧光发生变化,所以探针试剂对O2-具有专一性。

激光诱导荧光成像法是目前惟一的·OH直接检测方法,它是利用激光照射· OH使其发出特征荧光,用特殊相机记录荧光密度,从而测算被测分子基团浓度。

荧光光度法

用荧光光度法来检测自由基的含量时, 使用的捕获剂在捕获自由基后会发生荧光强度的变化。

利用物质吸收较短波长的光能后发射较长波长特征光谱的性质,对物质定性或定量分析的方法。可以从发射光谱或激发光谱进行分析。

可以检测:·OH、LPO

在常见的捕获剂中, 荧光强度减弱的捕获剂有Ce3 +、罗丹明6G、水杨基荧光酮, 而荧光增强的有苯甲酸、Hantzsch 反应等, 下面就分别从这两方面介绍常见捕获剂的应用。1.1 荧光减弱的捕获剂

方光荣等研究了OH ·与Ce3 +的反应, 表明在酸性条件下, 有强荧光的Ce3 +被氧化生成无荧光的Ce4 +。测定反应前后荧光强度的下降可间接测定羟基自由基的含量, 该方法可作为筛选抗氧化剂的方法。

碱性介质中罗丹明6G能产生特征荧光, 其最大激发波长和发射波长分别为350和550 nm , Mn2 +-H2O2体系在碱性介质中产生的羟自由基可以迅速氧化罗丹明6G使其荧光猝灭, 如果存在抗氧化物质可以清除羟自由基, 便会使溶液的荧光猝灭程度降低, 据此建立了测定抗氧化活性的方法。

任凤莲等人的实验发现Co2 +与H2O2反应生成羟自由基的产率比Fenton 试剂高100 倍以上。采用水杨基荧光酮(SAF)-Co2 +-H2O2荧光法测定羟自由基的新体系, 激发波长和发射波长为510 和500 nm , 测定体系在反应前后的荧光变化,可间接测定羟自由基的产生量。

除了这几种常见的捕获剂外, 还有一些研究者采用了其他的试剂, 荧光素钠本身能产生特征荧光, 其激发波长和发射波长分别为491 和512nm。

在碱性介质中, Mn2 +-H2O2体系产生的羟自由基可以迅速氧化荧光素钠使荧光猝灭。张爱梅等提出检测Fenton 反应产生羟自由基的方法。羟自由基与吖啶红发生反应后, 吖啶红的荧光强度减弱, 测定其荧光强度的变化, 可间接测定羟自由基的产生量。

1.2 荧光增强的捕获剂

谷学新等利用Fenton 反应产生的羟基自由基氧化DMSO 生成的甲醛与乙酰丙酮、氨发生Hantzsch 反应, 产物 3 ,5-二乙酰-1 ,4-二氢吡啶产生特征荧光, 其最大激发波长和最大发射波长分别为491 和512 nm。通过测定荧光强度的变化可以间接定量测定羟基自由基的产生量。

荧光光度法可以定量

A=εcl ε、l为常数,可以根据所得的A计算出c

激发波长,荧光波长

激发波长:仪器给出的激发光波长

荧光波长:样品被激发光照射后,发出荧光的波长

CE 铈shì

HPLC

HPLC法测定需要先用捕捉剂捕获自由基,捕捉剂应能与自由基反应形成稳定的结合物,且易于分离与检测。一般的·OH捕捉剂是安息香酸/水杨酸(SA)、苯二甲酸、二甲亚砜(DMSO)等。·OH与二甲基亚砜反应生成甲磺酸,可以通过HPLC来测定其含量,从而推测·OH 的含量。

这种方法具有测量方便,高效,灵敏度高,检测限可达10-9~10-11g等优点,但是,又因为它需要昂贵的设备并且反应过程比较复杂,有很多的中间产物与支线产物,所以在自由基的准确定量检测上,仍显不足。

HPLC定性定量

定性:用“标样”的保留值定出被测组分的位置。

定量:定量分析的具体内容:确定样品的类型,主要成分/痕量成分;使分析条件的分离度(R)大于1.5;色谱峰的定性,峰一致性测定;检测限及定量限(确定灵敏度及线性范围);用标样建立标准曲线

常用的定量方法:

1.峰面积百分比法:由于检测技术的影响,在液相色谱中不常

公式:C%=(A i/∑A i)*100%

特点:各组分要全部流出、全部被检测,并对检测器的响应值一样简单,液相色谱目前很难做到这点;与进样量无关;不需标样;简单

2.外标法:在液相色谱中用的最多

配制一系列已知浓度的标样

计算公式:校正因子:RF(xi)=标样浓度C(X i)/ 标样响应值R(X i)

未知组分的浓度:C i=RF(Xi)* 样品响应值A i

特点:无需各组分都被检出、洗脱;需要标样;标样及样品测定的条件要一致;进样体积要准确

3.内标法:准确,但是麻烦;在标准方法中用的最多

配制一系列浓度的标样,其中加有内标样

计算公式:

校正因子:RF(xi)=内标样响应值R(I.S)/标样响应值R(X i)*标样浓度C(X i)

未知组分的浓度:C i=RF(Xi)*(样品峰面积A i/内标峰面积A i.s)

特点:无需各组分都被检出、洗脱;需要标样,需要内标样;结果与进样体积无关

自动电位滴定法

电位滴定法与直接电位法的不同在于,它是以测量滴定过程中指示电极的电极电位(或电池电动势)的变化为基础的一类滴定分析方法。滴定过程中,随着滴定剂的加入,发生化学反应,待测离子或与之有关的离子活度(浓度)发生变化,指示电极的电极电位(或电池电动势)也随着发生变化,在化学计量点附近,电位(或电动势)发生突跃,由此确定滴定的终点。

在滴定管末端连接可通过电磁阀的细乳胶管,此管下端接上毛细管。滴定前根据具体的滴定对象为仪器设置电位(或pH)的终点控制值(理论计算值或滴定实验值)。滴定开始时,电位测量信号使电磁阀断续开关,滴定自动进行。电位测量值到达仪器设定值时,电磁阀自动关闭,滴定停止。

现代的自动电位滴定已广泛采用计算机控制。计算机对滴定过程中的数据自动采集、处理,并利用滴定反应化学计量点前后电位突变的特性,自动寻找滴定终点、控制滴定速度,到达终点时自动停止滴定,因此更加自动和快速。

其原理是: 以过量的Fe2+与羟基自由基反应, 然后用重铬酸钾返滴剩余的Fe2+, 进而可以计算出羟基自由基浓度。自动电位滴定法以铂电极为指示电极, 双盐桥饱和甘汞电极作为参比电极, 根据滴定过程中化学计量点附近的电位突跃来确定电位滴定终点, 并记录化学计量点电位值E0。锁定此电位值后, 由仪器完成待测样品的自动滴定过程。

滴定过程中的主要反应式:

H++Fe2++·OH→Fe3++H2O

Cr2O72-+6Fe2++14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O

由于电位滴定中所测得是相对电位变化, 而不是绝对值, 所以在直接电位法测量中的一些影响因素,可以忽略不计, 另一方面由于终点电位突跃变化大,测定中标准电位不稳定所引起的滴定误差是很小的,这就容易得到准确的结果, 特别是对测定较高浓度的样品, 其优点更为明显。

自动电位滴定法评价

将电化学分析和氧化还原法结合起来,与氧化还原滴定相比,自动电位滴定由于不受指示剂以及人为判断滴定终点的影响,操作过程中误差小,分析结果准确度高、稳定性好。该方法终点判断简单、操作简单、测定快速、成本低廉,可作为一种简便易行的测定羟自由基浓度的方法。

极谱法

极化电极(滴汞电极)通常和极化电压负端相连,参比电极(甘汞电极)和极化电压正端相连。当施加于两电极上的外加直流电压达到足以使被测电活性物质在滴汞电极上还原的分解电压之前,通过电解池的电流一直很小(此微小电流称为残余电流),达到分解电压时,被测物质开始在滴汞电极上还原,产生极谱电流,此后极谱电流随外加电压增高而急剧增大,并逐渐达到极限值(极限电流),不再随外加电压增高而增大。这样得到的电流-电压曲线,称为极谱波。极谱波的半波电位E1/2是被测物质的特征值,可用来进行定性分析。扩散电流依赖于被测物质从溶液本体向滴汞电极表面扩散的速度,其大小由溶液中被测物质的浓度决定,据此可进行定量分析。

·OH氧化二甲亚砜(DMSO),生成的甲醛和乙酰乙酯和氨发生Hantzsch反应,反应产物3,5-二乙氧基羰基-2,6-二甲基-1,4-二氢吡啶在-1.09V(对饱和甘汞电极)处有一灵敏的二阶导数极谱峰。通过电流变化可间接测定·OH产量,可用于筛选自由基清除剂和在线测定·OH。此法灵敏度高、操作简便。

羟基自由基的测定方法

羟基自由基(.OH)是最活跃的一种活性分子,也是进攻性最强的化学物质之一,几乎可以与所有的生物分子、有机物或无机物发生各种不同类型的化学反应,并伴有非常高的反应速率常数和负电荷的亲电性。羟基自由基是目前所知活性氧自由基中对生物体毒性最强、危害最大的一种自由基,可以通过电子转移、加成以及脱氢等方式与生物体内的多种分子作用,造成糖类、氨基酸、蛋白质、核酸和脂类等物质的氧化损伤,使细胞坏死或突变,羟基自由基还与衰老、肿瘤、辐射损伤和细胞吞噬等有关。羟基自由基由于其寿命短,反应活性高,存在浓度低,目前尚未有专一、有效的方法可以精确测定羟基自由基的含量,其测定方法也成为一项国际性的难题。本文对近几年出现的羟基自由基检测方法进行了综述。 1电子自旋共振法 电子自旋共振法或电子顺磁共振法主要研究对象为未成对的自由基或过渡金属离子及其化合物。自旋捕捉(spin trapping)技术的出现为化学反应中自由基中间体及生命活动过程中短寿命自由基的检测开辟了新的检测途径[[1]]。此方法是利用捕捉剂与自由基结合形成相对稳定的自旋加合物(spin adducts),然后进行ESR测定。 2HPLC法 HPLC法可用于间接测定自由基。测定过程中必须先选择合适的化合物捕集被测体系中的自由基,使之生成具有一定稳定性,且能被液相色谱分离与检测的产物,然后用HPLC进行测定。1)、采用二甲基亚砜捕集羟基自由基的HPLC测 2)、采用水杨酸捕集羟基自由基的HPLC测定方法 3化学发光法 化学发光法是一种灵敏、准确的检测自由基的方法,其原理是利用发光剂被活性氧自由基氧化成激发态,当其返回到基态时放出大量光子,从而对发光起放大作用。且自由基产生越多,发光值就越大。通过函数换算间接反应系统中自由基的量。与ESR和HPLC法相比,具有操作简便、设备成本较低、测定快速等优点。4氧化褪色光度法 6极谱法 7毛细管电泳-电化学检测法 8胶束电动毛细管色谱法

第二章_自由基聚合-习题

第二章自由基聚合-习题 1.举例说明自由基聚合时取代基的位阻效应、共轭效应、电负性、氢键和溶剂化对单体聚合热的影响。 2.什么是聚合上限温度、平衡单体浓度?根据表3-3数据计算丁二烯、苯乙烯40、80℃自由基聚合时的平衡单体浓度。 3.什么是自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合? 4.下列单体适合于何种机理聚合:自由基聚合,阳离子聚合或阴离子聚合?并说明理由。 CH 2=CHCl,CH 2 =CCl 2 ,CH 2 =CHCN,CH 2 =C(CN) 2 ,CH 2 =CHCH 3 ,CH 2 =C(CH 3 ) 2 , CH 2=CHC 6 H 5 ,CF 2 =CF 2 ,CH 2 =C(CN)COOR, CH 2=C(CH 3 )-CH=CH 2 。 5.判断下列烯类单体能否进行自由基聚合,并说明理由。 CH 2=C(C 6 H 5 ) 2 ,ClCH=CHCl,CH 2 =C(CH 3 )C 2 H 5 ,CH 3 CH=CHCH 3 , CH 2=C(CH 3 )CO℃H 3 ,CH 2 =CH℃℃H 3 ,CH 3 CH=CHCO℃H 3 。 6.对下列实验现象进行讨论: (1)乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物一般都能聚合,但乙烯的1,2-取代物除个别外一般不能聚合。 (2)大部分烯类单体能按自由基机理聚合,只有少部分单体能按离子型机理聚合。 (3)带有π-π共轭体系的单体可以按自由基、阳离子和阴离子机理进行聚合。 7.以偶氮二异丁腈为引发剂,写出苯乙烯、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯自由基聚合历程中各基元反应。 8.对于双基终止的自由基聚合反应,每一大分子含有1.30个引发剂残基。假定无链转移反应,试计算歧化终止与偶合终止的相对量。 9.在自由基聚合中,为什么聚合物链中单体单元大部分按头尾方式连接? 10.自由基聚合时,单体转化率与聚合物相对分子质量随时间的变化有何特征?与聚合机理有何关系? 11.自由基聚合常用的引发方式有几种?举例说明其特点。 12.写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式。其中哪些是水溶性引发剂,哪些是油溶性引发剂,使用场所有何不同? (1)偶氮二异丁腈,偶氮二异庚腈。 (2)过氧化二苯甲酰,过氧化二碳酸二乙基己酯,异丙苯过氧化氢。 (3)过氧化氢-亚铁盐体系,过硫酸钾-亚硫酸盐体系,过氧化二苯甲酰-N,N二甲基苯胺。 13.60℃下用碘量法测定过氧化二碳酸二环己酯(DCPD)的分解速率,数据列于下 表,求分解速率常数k d (s -1 )和半衰期t 1/2 (hr)。

自由基及检测方法

ESR 电子顺磁共振(EPR)或称电子自旋共振(ESR)现象最早发现于1944年。它利用具有未成对电子的物质在磁场作用下吸收电磁波的能量使电子发生能级间的跃迁的特征,对顺磁性物质进行检测与分析。 自旋捕集方法是将不饱和的抗磁性化合物(自旋捕集剂)加入反应体系,与反应体系中产生的各种活性高、寿命短的自由基结合形成相对稳定的自旋加合物,以适于ESR检测其原理是利用适当的自旋捕捉剂与活泼的短寿命自由基结合,生成相对稳定的自旋加合物,可以用电子自旋共振波谱法检测自旋加合物的数量,利用自旋加合物的数量来计算原来自由基的多少。 H: V: ESR测自由基是怎么被检测的(细胞,组织,溶液?体内,体外?) (MGD)2 - Fe2 +,是含有10mmol·L- 1MGD 和2mmol·L- 1FeSO4的溶液。 体外捕集:处死后取组织(血液、细胞),加入捕集剂,ESR测定 体内捕集:腹腔注射捕集剂,处死取组织(血液、细胞),ESR测定 腹腔注射几乎没有检测到自由基信号,或者信号很弱,而处死后样品加捕获剂则可以检测到自由基信号。 通用捕获剂 典型的自旋捕捉剂是亚硝基化合物或氮氧化合物,把足够量的自旋捕捉剂加入到产生自由基的体系中,自旋捕获剂就会快速地和任何出现的自由基反应,最后给出稳定的可检测的氮样氧自由基加合物。所形成的自由基加合物的ESR 谱上有被捕自由基基因给出的超精细分裂,可鉴别被捕自由基通用自旋捕获剂所形成的自由基加合物对自由基结构变化相当敏感, ESR 技术检测O-2 O-2可以与1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠(Tiron)(钛铁试剂)快速反应生成一种称之为“Tiron 半醌自由基”的自旋加合物,比较稳定,可在室温下应用电子顺磁共振波谱仪(EPR)进行检测,从而解决了生理条件下水溶液中寿命极其短暂的O-2·的定性和定量问题 ESR 技术检测·OH DMPO作自由基捕获剂对自由基结构变化相当敏感,可以提供自由基结构的详细信息。它与·OH产生的自旋加合物的ESR谱表现出特别容易识别的特征谱线。在溶液中容易形成的自我捕集产物二聚体自由基不会干扰实验结果。 ESR 技术检测血红蛋白结合的一氧化氮 在组织或血液中,一氧化氮大多与氧或过渡金属反应生成了硝酸盐或亚硝酸盐以及一氧化氮与金属的配合物。一氧化氮与血红蛋白的结合速率常数非常高,而且能够得到有特征的ESR 波谱。利用这一性质,我们可以用血红蛋白作为一氧化氮的捕集剂检测一氧化氮自由基。但是,HbNO 极易氧化,这就限制了这种方法在富氧条件下的应用。 ESR 技术检测生物体系产生的一氧化氮 一氧化氮与含金属蛋白反应产生的亚硝酰的金属配合物,往往会抑制细胞中许多重要的酶,对细胞产生毒害作用。目前应用较多的捕集剂的有Fe2+- (DETC)2,它可与一氧化氮形成稳定的单亚硝酰-铁配合物MNIC,给出特征的ESR 波谱。但由于Fe2+-( DETC)2不溶

第二章--自由基聚合.

第二章 自由基聚合 习题参考答案 1.举例说明自由基聚合时取代基的位阻效应、共轭效应、电负性、氢键和溶剂化对单体聚合热的影响。 解答: 以结构最简单的聚乙烯为标准,其聚合热为-88.8kJ/mol 。 位阻效应:单体的位阻效应加大,聚合放热下降。 如异丁烯,其聚合热为-54kJ/mol 。这是因为单体的取代基在空间伸展范围大,而成链后,伸展范围小,键角压缩,需贮藏一定能量。 共轭效应:单体的共轭效应加大,聚合放热下降。如丁二烯,其聚合热为-73kJ/mol 。这是因为聚合后,单体原有的共轭作用下降,稳定性下降,需用一定能量。 电负性:单体带强电负性取代基,聚合放热上升。如四氟乙烯,其聚合热为-154.8kJ/mol 。这是因为碳-氟键能大,氟原子半径小。 氢键和溶剂化:单体的氢键和溶剂化大于聚合物的,聚合放热下降。如丙烯酸,其聚合热为-67kJ/mol 。这是单体间氢键作用大的原因。 2.比较下列单体的聚合反应热的大小并解释其原因:乙烯、丙烯、异丁烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、 氯乙烯、四氟乙烯。 解答: 3.什么是聚合上限温度、平衡单体浓度?根据表3-3数据计算丁二烯、苯乙烯40℃、80℃自由基聚合时的平衡单体浓度。 解答: 聚合上限温度:当聚合和解聚处于平衡状态时,△G = 0,则△H = T △S 。这时的反应温度称为聚合上限温度(ceiling temperature ),记为T c 。一般规定平衡单体浓度为1mol/L 时的平衡温度为聚合的上限温度。 平衡单体浓度:链增长和解聚达平衡时体系的单体浓度,一般取标准状态。 丁二烯:? ?? ? ??-=O c O e ΔS T ΔH R 1ln[M] (1)40℃(313K ),△H = -73.7KJ/mol ,△S = -85.8J/mol ,R = 8.314 [M]e = 1.52×10-8 mol/L (2)80℃ [M]e = 3.77×10-7 mol/L 苯乙烯:(1)40℃(313K ),△H = -69.9KJ/mol ,△S = -104.7J/mol ,R = 8.314 [M]e = 6.36×10-7 mol/L (2)80℃ [M]e = 1.33×10-5 mol/L 4.α-甲基苯乙烯在0℃可以聚合,升温至66℃后不能聚合,但进一步加大反应压力,该单体又可以发生聚合。请说明其原因。 解答: (1)在标准状态: e O O c Rln[M]ΔS ΔH T += △H = -35.2KJ/mol ,△S = -103.8J/mol ,R = 8.314

超氧阴离子自由基检测试剂盒(磺胺比色法)

超氧阴离子自由基检测试剂盒(磺胺比色法) 简介: 超氧阴离子自由基作为生物体代谢过程中产生的一种自由基,可攻击生物大分子,如脂质、蛋白质、核酸和聚不饱和脂肪酸等,使其交链或者断裂,引起细胞结构和功能的破坏,与机体衰老和病变有很密切的关系,清除超氧阴离子自由基的研究已经得到了广泛的关注。 Leagene 超氧阴离子自由基检测试剂盒(磺胺比色法)又称超氧阴离子清除能力检测试剂盒,其检测原理是利用羟胺氧化的方法可以检测生物体系中超氧阴离子自由基(O 2-),即超氧阴离子自由基(O 2-)与羟胺反应生成NO 2-,在一定范围内颜色深浅与超氧阴离子自由基(O 2-)成正比,根据NO 2-反应的标准曲线将A 530换算成NO 2-浓度,再依据上述关系式即可计算出O 2-浓度。该试剂盒主要用于测定植物组织中的超氧阴离子自由基含量或超氧阴离子清除能力。该试剂盒仅用于科研领域,不宜用于临床诊断或其他用途。 组成: 自备材料: 1、 蒸馏水 2、 实验材料:植物组织(大豆、绿豆、玉米等叶片)、血液、组织样本等 3、 研钵或匀浆器 4、 离心管或试管 5、 低温离心机 6、 恒温箱或水浴锅 7、 比色杯 8、 分光光度计 操作步骤(仅供参考): 编号 名称 TO1123 50T Storage 试剂(A): NO 2-标准(1mM) 1ml RT 试剂(B): O 2- Lysis buffer 125ml RT 试剂(C): 羟胺溶液 30ml RT 试剂(D): 氨基苯磺酸显色液 30ml 4℃ 避光 试剂(E): 萘胺显色液 30ml 4℃ 避光 使用说明书 1份

1、准备样品: ①植物样品:取正常或逆境下的新鲜植物组织,清洗干净,擦干,切碎,迅速称取预冷的O2-Lysis buffer后冰浴条件下匀浆或研磨,4℃离心,上清液即为超氧阴离子自由基提取液,4℃保存备用。 ②血浆、血清和尿液样品:血浆、血清按照常规方法制备后可以直接用于本试剂盒的测定,4℃保存,用于超氧阴离子自由基的检测。 ③高活性样品:如果样品中含有较高浓度的超氧阴离子自由基,可以使用O2- Lysis buffer 进行恰当的稀释。 2、配制系列NO2-标准溶液:取出NO2-标准(1mM)恢复至室温后,以NO2-标准(1mM) 按下表继续稀释: 加入物(ml) 1 2 3 4 5 6 NO2-标准(1mM)0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 蒸馏水0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 NO2-含量(μM) 10 20 30 40 50 60 3、O2-加样:按照下表设置空白管、标准管、测定管,溶液应按照顺序依次加入,并注意 避免产生气泡。如果样品中的超氧阴离子自由基浓度过高,可以减少样品用量或适当稀释后再进行测定,样品的检测最好能设置平行管。 加入物(ml) 空白管标准管测定管 蒸馏水1—— 系列NO2-标准(1-6号管) — 1 — 待测样品——0.25 O2- Lysis buffer ——0.25 羟胺溶液——0.5 混匀,25℃水浴孵育。 氨基苯磺酸显色液0.5 0.5 0.5 萘胺显色液0.5 0.5 0.5 混匀,30℃水浴孵育。 4、O2-测定:以空白调零,分光光度计(1cm光径比色杯)检测标准管、测定管530nm处吸光度(A标准、A测定)。 计算: 以系列NO2-标准(1-6号管)含量(μM)为横坐标,以对应的吸光度为纵坐标,制作标准曲线,根据测定管的吸光度进而计算NO2-含量。根据如下公式计算具体样品中超氧阴离子

第三章__自由基聚合

第三章自由基聚合 思考题3.2 下列烯类单体适用于何种机理聚合?自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合?并说明原因。 (1)CH2——CHCl (2)CH2=CCl2(3)CH2=CHCN (4)CH2=C(CN)2 (5)CH2=CHCH3(6)CH2=C(CH3)2(7)CH2=CHC6H5 (8)CF2=CF2(9)CH2=C(CN)COOR (10)CH2=C(CH3)-CH=CH2 答可以通过列表说明各单体的聚合机理,如下表:

思考题3.3 下列单体能否进行自由基聚合,并说明原因。 (1)CH2=C(C6H5)2(2)CH3CH=CHCOOCH3(3)CH2=C(CH3)C2H5 (4)ClCH=CHCl (5)CH2=CHOCOCH3(6)CH2=C(CH3)COOCH3 (7)CH3CH=CHCH3(8)CF2=CFCl 答(1) CH2=C(C6H5)2不能进行自由基聚合,因为l,1-双取代的取代基空间位阻大,只形成二聚体。

(2) CH3CH=CHCOOCH3不能进行自由基聚合,因为1,2-双取代,单体结构对称,空间阻碍大。 (3) CH2=C(CH3)C2H5不能进行自由基聚合,两个取代基均为供电基团,只能进行阳离子聚合。 (4)ClCH=CHCl不能进行自由基聚合,因为1,2-双取代,单体结构对称,空间阻碍大。 (5)CH2=CHOCOCH3能进行自由基聚合,因为-COCH3为吸电子基团,利于自由基聚合。 (6) CH2=C(CH3)COOCH3能进行自由基聚合,因为l,1-双取代,极化程度大,甲基体积小,为供电子基团,而-COOCH3为吸电子基团,共轭效应使自由基稳定。 (7) CH3CH=CHCH3不能进行自由基聚合,因为1,2-双取代,单体结构对称空间阻碍大。 (8) CF2=CFCl能进行自由基聚合,F原子体积小,Cl有弱吸电子作用。 思考题3.7为什么说传统自由基聚合的机理特征是慢引发、快增长、速终止?在聚合过程中,聚合物的聚合度、转化率,聚合产物中的物种变化趋向如何? 答自由基聚合机理由链引发、链增长、链终止等基元反应组成,链引发是形成单体自由基(活性种)的反应,引发剂引发

过硫酸盐活化技术的研究

过硫酸盐活化技术的研究 发表时间:2018-01-03T10:42:00.517Z 来源:《知识-力量》2017年9月下作者:闫剑飞 [导读] 本文综述了热、过渡金属离子、紫外光等单一方法,以及紫外光与过渡金属离子或双氧化剂的复合方法活化过硫酸盐进行了阐述。闫剑飞 (四川大学,四川成都 610207) 摘要:过硫酸盐活化产生的强氧化性硫酸根自由基SO4-·,在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。本文综述了热、过渡金属离子、紫外光等单一方法,以及紫外光与过渡金属离子或双氧化剂的复合方法活化过硫酸盐进行了阐述。 关键词:过硫酸盐,活化技术,硫酸根自由基 1前言 过硫酸盐包括过一硫酸盐(peroxymonosulfate或oxone)和过二硫酸盐(peroxydisulfate或persulfate),通常情况下(包括本文)是指后者。过硫酸盐活化(activated persulfate)成为一类新型的“高级氧化技术”(advanced oxidation technologies,AOTs)。过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S2O82-,其标准氧化还原电位为E0= + 2.01 V(相对于标准氢电极,下同),接近于臭氧(E0= + 2.07 V),其分子中含有过氧基O —O,是一类氧化性较强的氧化剂。但由于过硫酸盐比较稳定,在常温下反应速率较慢,对有机物的降解效果不明显[1]。过硫酸盐在热、光、超声、过渡金属催化等条件激活下产生强氧化性的硫酸根自由基SO4-·,如式(1)所示。 S2O82-+ activator→SO4-·+(SO4-·或SO42-) (1) 2不同物质对过硫酸盐的活化 2.1过度金属对过硫酸盐的活化 过流酸盐从过度金属中得到一个电子时能够被活化产生SO4-·(如式2,式中M代表金属),常用的金属有银、铜、锌、铁、钴、锰。S2O82-+Mn+→Mn+1+SO42-+SO4-· (2) 2.2热活化 基本原理(式(3)) S2O82-+加热→SO4-· (3) 活化机理:热激发断裂双氧健,需要的热活化能约40.2 kJ/mol。温度可提高过硫酸盐的分解,高温、高压条件下过硫酸盐降解有机物也是可行的。除温度影响外,在热活化过程中,影响活化的因素还有过硫酸盐的浓度、pH和离子强度。研究表明,增大过硫酸盐的浓度可加快有机物的降解速度,增大pH和离子强度都不利于过硫酸盐活化。过硫酸盐氧化的有机污染物质不同,pH对反应过程的影响效果也不同[2]。 2.3紫外活化 基本原理(式(4)) S2O82-+紫外→2SO4-· (4) 研究表明在波长小于270 nm的紫外光照射下O— O键才断裂[3]。光活化过硫酸盐的方法可用于处理饮用水和污水,尤其是那些装有UV消毒系统的水厂。太阳光中的UV约占5%,这足以使过硫酸盐转化为UV/S2O82-的高效性S2O82-的高溶解性,这种方法还很适合于逆流的污水中去除SO4-·[2]。由于使用太阳光无经济费用,在光照条件下活化过硫酸盐技术的经济成本低。因此,太阳光活化过硫酸盐水处理技术将具有很大的发展潜力。 3复合活化方式 3.1紫外光与过渡金属离子的联合 紫外光与过渡金属离子联合活化过硫酸盐是可行的UV/Ag+/S2O82-可使2,4-二氯苯酚在60 min内降解,但其处理效果低于UV/S2O82-(降解2,4-二氯苯酚需30 min),可能原因是Ag+生成的有色Ag2+降低了溶液的吸光率。在无光照条件下,Ag+/S2O82-体系活化S2O82-至少需50 mg/L的Ag+,但如果在UV照射下1mg/L的Ag+就可以活化S2O82-[2],其机理尚无明确解释。 3.2紫外光与双氧化剂的联合 用UV/H2O2/S2O82-的方法处理CBF,结果表明用此法比用UV/H2O2UV/S2O82-处理CBF的效果都好。其原因是额外增加的氧化剂产生了更多的自由基SO4-· 和·OH,从而提高了CBF降解效率,原理同S2O82-/H2O2UV/H2O2/S2O82-体系虽降解CBF效率高,但其矿化率较低[1]。 4总结与展望 总之,过硫酸盐在各种活化条件下都可产生氧化能力很强的硫酸根自由基SO4-· 。由于其优异的特性,过硫酸盐活化技术在环境领域的应用前景愈来愈广泛,对过硫酸盐活化方式的深入研究是很有意义的。目前,过硫酸盐的活化方法正在发展和完善之中。针对不同的应用领域,可以采用不同的活化方法。目前,人们对硫酸根自由基技术的研究大多仅限于实验室的小试规模,其技术发展还很不完善。开发新型的活化方法,并将过硫酸盐活化技术用于生活污水和工业废水的处理等将是今后发展的一个方向;另外,过硫酸盐活化技术与传统生物技术的结合也将是一个具有挑战性的课题。 参考文献: [1]. 杨世迎等, 过硫酸盐高级氧化技术的活化方法研究进展. 现代化工, 2009(04): 第13-19页. [2]. Huang, K., R.A. Couttenye and G.E. Hoag, Kinetics of heat-assisted persulfate oxidation of methyl tert-butyl ether (MTBE). Chemosphere, 2002. 49(4): p. 413-420 [3]. Anipsitakis, G.P. and D.D. Dionysiou, Transition metal/UV-based advanced oxidation technologies for water decontamination. Applied Catalysis B: Environmental, 2004. 54(3): p. 155-163. 作者简介:闫剑飞(1990.12-),男,甘肃省庆阳市人,四川省成都市双流县四川大学环境工程专业研究生

第二章 自由基聚合习题

第二章自由基聚合习题 一、什么是自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合? 二、下列单体适合于何种机理聚合:自由基聚合,阳离子聚合或阴离子聚合?并说明理由。 CH2=CHCl,CH2=CCl2,CH2=CHCN,CH2=C(CN)2,CH2=CHCH3,CH2=C(CH3)2,CH2=CHC6H5,CF2=CF2,CH2=C(CN)COOR, CH2=C(CH3)-CH=CH2。 3.判断下列烯类单体能否进行自由基聚合,并说明理由。 CH2=C(C6H5)2,ClCH=CHCl,CH2=C(CH3)C2H5,CH3CH=CHCH3, CH2=C(CH3)COOCH3,CH2=CHOCOCH3,CH3CH=CHCOOCH3。 四、对于双基终止的自由基聚合反应,每一大分子含有1.30个引发剂残基。假定无链转移反应,试计算歧化终止与偶合终止的相对量。 五、写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式。其中哪些是水溶性引发剂,哪些是油溶性引发剂,使用场所有何不同? (1)偶氮二异丁腈;(2)过氧化二苯甲酰;(3)过硫酸钾-亚硫酸盐体系,(4)过氧化二苯甲酰-N,N二甲基苯胺。 六、解释引发效率、诱导分解和笼蔽效应。 七、什么是自动加速现象?产生的原因是什么?对聚合反应及聚合物会产生什么影响? 八.什么叫链转移反应?有几种形式?对聚合反应速率和聚合物的相对分子质量有何影响? 九、讨论下列几种链转移、链增长、再引发速率常数的相对大小对聚合反应速率和聚合物相对分子质量的影响: (1)k P 》k tr ka≈ k P (2)k P《k tr ka≈ k P (3)k P》k tr ka〈k P (4)k P《k tr ka〈k P (5)k P《k tr k a = 0

(完整word版)自由基引发剂

自由基聚合引发剂 (initiators for free radical polymerization)简称引发剂。指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物,可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应,也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。由两种或多种引发剂组成的引发体系称复合引发体系;而由两个可以发生氧化还原反应产生自由基的引发剂组成的体系则称氧化还原引发体系。后者可在较低的温度下引发,聚合属于氧化还原聚合。有些不能用作热引发剂的化合物,经紫外线照射后,能分解成自由基而引发单体聚合者,称为光敏引发剂,简称光敏剂,这类聚合属于光聚合。键断裂能量不超过25~40 千卡/摩尔的化合物,适合于作引发剂,破坏这些键需要加热到50~150℃,这也是一般烯类自由基聚合的温度范围。目前工业上常用于自由基聚合的引发剂有过氧化物、偶氮化合物等。由于过氧化物遇热、碰撞等会发生爆炸,使用时要特别注意。市售的过氧化物一般是用溶剂稀释的,固体过氧化物则用水润湿或用邻苯二甲酸酯调成糊状物。 引发剂的分类 可以按照引发剂的分解方式将引发剂分为热分解型和氧化还原分解型两类;也可以按照其溶解性能分为水溶性引发剂(如无机类的过硫酸盐、过氧化氢等)和油溶性(溶于单体或有机溶剂)的有机类引发剂;或者按照引发剂的使用温度范围,分为:①高温(100℃以上)类,如烷基过氧化物、烷基过氧化氢物、过氧化酯等;②中温(40~100℃)类,如偶氮二异丁腈、过氧化二酰、过硫酸盐等;③较低温(0~40℃)类,如氧化还原引发体系。因此应根据聚合反应的温度要求来选择引发剂。如果高温引发剂用在中温范围聚合,则分解速率过低,而使聚合时间延长;如果中温引发剂用于高温范围聚合,则分解速率过快,引发剂过早消耗,在低聚合转化率阶段就停止反应。 引发剂是乳液聚合的重要组分之一,其种类和用量等影响产品的性能质量。常用的引发剂有自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂和配位聚合引发剂。乳液聚合中常用的为自由基聚合引发剂,它可分为不同种类。 1乳液聚合引发剂的种类 1. 1偶氮类引发剂 偶氮类引发剂是指分子中含有偶氮基的一类化合物,有偶氮二异丁睛引发剂和偶氮二异庚睛引发剂。偶氮二异丁睛是常用的引发剂,一般在45 9C-- 65℃使用,热分解只产生一种自由基,该引发剂分解为一级反应,比较稳定。一般在低于80℃条件下使用较好,因为超过80℃就会激烈分解。偶氮类化合物作引发剂与过氧化物相比有很多优点,它氧化能力小,在50℃一80℃能以适宜的速度分解,其分解速度受溶剂影响较小,无诱导分解,碰撞时也不会爆炸,产品易提纯,价格便宜。 1. 2有机过氧类引发剂 有机过氧化物分子中存在过氧弱键,可理解为过氧化氢的衍生物。其中一个氢原子被取代的称氢过氧化物,两个氢被取代的称过氧化物。该类引发剂按结构与性能特点常分成以下几类。 1. 2. 1氢过氧化物引发剂 常见的有异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢两种,过氧化氢是过氧化物的母体。过氧化物分解后,形成两个氢自由基。该类过氧化物活化能都很高,可用于高温体系中,一般很少单独使用,可与还原剂配合使用构成氧化一还原引发体

氧自由基吸收能力测定方法的研究进展

基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(ITBB2D2008-4-07)作者简介:宋立霞(1982-),女(汉),硕士研究生,研究方向:植物抗氧化剂的高通量筛选。*通讯作者 宋立霞1,2,王向社1,2,吴紫云2,3 ,李明芳1,刘兴地1,郑学勤1,* (1.中国热带农业科学院生物技术研究所,海南海口571101;2.海南大学农学院,海南儋州571737; 3.中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737) 氧自由基吸收能力测定方法的研究进展 ADVANCE IN OXYGEN RADICAL ABSORBANCE CAPACITY SONG Li-xia 1,2,WANG Xiang-she 1,2,WU Zi-yun 2,3,LI Ming-fang 1,LIU Xing-di 1,ZHENG Xue-qin 1,*(1.Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Haikou 571101,Hainan,China;2.College of Agriculture of Hainan University,Danzhou 571737,Hainan,China;3.Rubber Research Institute,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Danzhou 571737,Hainan,China)Abstract:The principle,reactive mechanism,advantage and disadvantage of oxygen radical absorbance capaci -ty (ORAC)were revealed.The advance of ORAC at home and abroad was described.The significance of ORAC was explained. Key words:oxygen radical absorbance capacity;antioxidant activity;antioxidant;free radical 摘 要:介绍氧自由基吸收能力(ORAC )法的原理、反应机制及其优缺点,综述ORAC 法在国内外的研究进展,阐明 ORAC 法在抗氧化剂评价中的研究意义。 关键词:氧自由基吸收能力;抗氧化活性;抗氧化剂;自由基 盐也有显著的鲜味。 此外,氨基酸与戊糖或甲基戊糖的还原产物4-羧基戊烯醛作用生成含有氨基类的烯醛类的香味物质[6]。氨基酸种类不同,与戊糖作用所产生的香味风味也有差别。3.3其它菌群对泡菜风味的作用 主要是酵母类,如鲁氏酵母、圆酵母、隐球酵母等。酵母菌在缺氧条件下进行酒精发酵生成乙醇,乙醇本身具有香气,还能和有机酸结合成酯类,更能增加泡菜的香气。鲁氏酵母既有酒精发酵的作用,又能分解戊糖产生4-乙基-愈创木酚[7] , 对泡菜的风味有辅助性作用。此外,少量的醋酸菌在泡菜发酵的后期阶段也起一定的作用,产生的醋酸具有风味的同时,还能与醇类结合生成酯类,增加泡菜的香气香味。4结论 泡菜是一种营养卫生的蔬菜发酵制品,泡菜风味取决于发酵所用的蔬菜原料和发酵所用的乳酸菌种和 其他相关菌种。深入了解泡菜发酵的风味形成原理,有利于进一步改善泡菜制品的风味,有利于加速泡菜工业的产业化进程,同时可为调香师提供重要依据。参考文献: [1] 陈仲,翔董英.泡菜工业化生产的研究进展[J].食品科技,2004(4):33-35 [2]张静, 张锦丽,杨娟侠.乳酸菌群对乳酸发酵作用的探讨[J].天津农业科学,2002(2):18-20[3]郑炯,黄明发.泡菜发酵生产的研究进展[J].中国调味品,2007(5):22-25 [4]苏扬,陈云川.泡菜的风味化学及呈味机理的探讨[J].中国调味品,2001(4):28-31 [5] 周晓媛,夏延斌.蔬菜腌制品的风味研究进展[J].食品与发酵工业, 2004(4):104-107[6]黄梅丽.食品色香味化学[M].北京:轻工业出版社,1984:110-112[7]庞杰,向珣.涪陵榨菜的加工及生产现状[J].长江蔬菜,1999(2): 42-44 收稿日期:2008-05-22 222222222222222222222222222222222222222222222222

第二章 自由基聚合(1)

第二章自由基聚合 一、课程主要内容 ⒈引言:合成聚合物的聚合反应分类简介;连锁聚合反应的分类简介,其中自由基聚合占重要地位。 ⒉自由基的基本概念:自由基的定义;自由基的种类;自由基的性质;影响自由基稳定性的因素。 ⒊连锁聚合反应的单体:取代基的电子效应对单体聚合能力的影响;取代基的空间效应对单体聚合能力的影响。 ⒋引发剂及其引发作用:引发剂及其种类;引发剂分解动力学;引发剂的引发效率;引发剂的选用原则。 ⒌其它引发体系。 ⒍自由基聚合反应的机理:自由基聚合反应的基元反应(链引发、链增长、链终止和链转移等四个基元反应的特点及影响因素);自由基聚合反应的特征。 ⒎自由基聚合反应的速率:自由基聚合微观动力学方程——普适方程(方程式推导并讨论其应用范围和对普适方程偏离的几种典型情况);影响自由基聚合反应速率的因素;自由基聚合过程中聚合速率的变化(正常聚合的速率和自动加速现象)。 ⒏聚合物的相对分子质量:动力学链长及其方程式;平均聚合度及平均聚合度倒数方程式;动力学链长与平均聚合度的关系;影响聚合物相对分子质量的因素。 ⒐阻聚剂和阻聚作用:阻聚剂及阻聚机理;烯丙基单体的自阻聚作用;阻聚动力学。 ⒑自由基聚合热力学:聚合热;自由基聚合热力学方程;单体聚合的最高极限温度;单体聚合的最低极限浓度。 通过学习第二章,掌握烯类单体的聚合能力和对聚合类型的选择,常用引发剂的种类、性质、结构式和分解反应式;熟练掌握自由基聚合反应的机理、聚合反应的速率及其影响因素、聚合物的相对分子质量及其影响因素;而对自由基、相对分子质量调节剂(或链转移剂)、阻聚剂及阻聚机理和聚合反应热力学作一般了解。 二、试题与答案 本章有基本概念题、填空题、选择填空题、简答题和计算题。 ㈠基本概念题 ⒈连锁聚合:连锁聚合是指聚合反应一旦开始,反应便可以自动地一连串的进行下去,生成一个大分子的时间是极其短暂的,是瞬间完成的,只需要0。01s到几秒的时间。因此聚合物的相对分子质量与时间关系不大,但单体的转化率随时间的延长而提高,这类聚合反应称为连锁聚合。 ⒉自由基:共价键均裂,使均裂的两部分各带一个末成对独电子,含有末成对独电子的原子、离子或取代基,称为自由基。 ⒊引发剂:含有弱键的化合物在热的作用下共价键均裂,产生自由基的物质。 t:引发剂分解至起始浓度的一半时所需的时间。 ⒋引发剂半衰期 2 1/

第二章 自由基聚合-课堂练习题及答案

第二章 自 由 基 聚 合 课 堂 练 习 题 1. 对下列实验现象进行讨论: (1)乙烯、乙烯的一元取代物、乙烯的1,1-二元取代物一般都能聚合,但乙烯的1,2-取代物除个别外一般不能聚合。 (2)大部分烯类单体能按自由基机理聚合,只有少部分单体能按离子型机理聚合。 (3)带有π-π共轭体系的单体可以按自由基、阳离子和阴离子机理进行聚合。 解: (1) 对单取代乙烯,空间位阻小,可以聚合;对于1,1-二取代乙烯,一般情况下,取代基体积不大,空间位阻小,同时不对称结构使之更易极化,故1,1-二取代乙烯也可聚合;1,2-二取代乙烯,主要是结构对称的两端取代基的空间位阻要比单端二取代的位阻大得多,使之难以聚合。 (2) 对烯类单体来说,其参加聚合的官能团部分绝大多数情况下是碳碳双键或叁键,碳碳双键或叁键的两个碳电负性相同,不会使电子云密度大变化。大多数烯类单体的取代基的给电子或吸电子效应不是很强;自由基是电中性的,对其稳定作用没有太严格的要求,几乎所有取代基对自由基都有一定的稳定作用,因此发生自由基聚合的单体多。少数带有强电子效应取代基的单体,使碳碳双键或叁键的电子云密度发生较大变化,且取代基对生成的离子活性中心有很好的稳定作用,才能进行离子聚合。 (3) π-π体系单体具有大共轭效应,可在诱导极化下产生电子云的流动,从而产生利于在相应反应条件下的电子云密度分布,使反应容易进行,因此这类单体可发生自由基、阴离子、阳离子聚合。 2. 推导自由基聚合动力学方程时,作了哪些基本假定? 解:在不考虑链转移反应的前提下,作了三个基本假定:等活性假定,即链自由基的活性与链长无关;稳态假定,即在反应中自由基的浓度保持不变;聚合度很大假定。 3. 聚合反应速率与引发剂浓度平方根成正比,对单体浓度呈一级反应各是哪一机理造成的? 解:R p 与[I]1/2成正比是双基终止造成的,R p 与[M]成正比是初级自由基形成速率远小于单体自由基形成速率的结果。 4. 单体浓度0.2mol/L ,过氧类引发剂浓度为4.2×10-3mol/L, 在60O C 下加热聚合。如引发剂半衰期为44hr ,引发剂引发效率f=0.80,k p =145L/mol·s ,k t =7.0×107 L/mol·s ,欲达5%转化率,需多少时间? 答案:t = 24113s=6.7h 。 解:(1)法:0][][ln M M = kp -21)(t d k fk []21I t )1ln(x - = kp -21)(t d k fk []21I t k d =ln2/t 1/2=ln2/44×3600=4.38×10-6(S -1), k p =145(L/mol .s ), k t =7.0×107(L/mol .s )

自由基聚合机理以四种常见共聚物

自由基聚合机理 烯类单体的加聚反应多属连锁聚合,连锁聚合反应由链引发、链增长、链终止等基元反应组成,各步的反应速率和活化能相差很大。连锁聚合链引发形成活性中心(或称活性种),活性中心不断与单体加成而使链增长(单体之间并不反应),活性中心的破坏就是链终止。自由基、阳离子、阴离子都可能成为活性中心引发聚合,故连锁聚合又可分为自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合等,其中自由基聚合产物约占聚合物总产量的60%。 热力学上能够聚合的单体对聚合机理的选择是有差异的,如氯乙烯只能自由基聚合、异丁烯只能阳离子聚合、MMA可以进行自由基聚合和阴离子聚合、苯乙烯则可按各种连锁机理聚合。 自由基聚合产物约占聚合物总产量60%以上,其重要性可想而知。高压聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯类、聚丙烯腈、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、ABS树脂等聚合物都通过自由基聚合来生产。本节将对自由基链式聚合反应作较详细的讨论。 自由基聚合的基元反应 烯类单体的自由基聚合反应一般由链引发、链增长、链终止等基元反应组成。此外,还可能伴有链转移反应。现将各基元反应及其主要特征分述如下。 1 链引发 链引发反应是形成单体自由基活性种的反应。用引发剂引发时,将由下列两步组成:(1)引发剂I分解,形成初级自由基R?; (2)初级自由基与单体加成,形成单体自由基。 单体自由基形成以后,继续与其他单体加聚,而使链增长。 比较上述两步反应,引发剂分解是吸热反应,活化能高,约105~150kJ/mo1,反应速率小,分解速率常数约10-4~10-6s-1。初级自由基与单体结合成单体自由基这一步是放热反应,活化能低,约20~34kJ/mo1,反应速率大,与后继的链增长反应相似。但链引发必须包括这一步,因为一些副反应可以使初级自由基不参与单体自由基的形成,也就无法继续链增长。 有些单体可以用热、光、辐射等能源来直接引发聚合。这方面的研究工作不少,苯乙烯热聚合已工业化;紫外光固化涂料也已大规模使用。 2 链增长 在链引发阶段形成的单体自由基,仍具有活性,能打开第二个烯类分子的π键,形成新的自由基。新自由基活性并不衰减,继续和其他单体分子结合成单元更多的链自由基。这个过程称做链增长反应,实际上是加成反应。 为了书写方便,上述链自由基可以简写成,其中锯齿形代表由许多单元组成的碳链骨架,基团所带的独电子系处在碳原子上。 链增长反应有两个特征:一是放热反应,烯类单体聚合热约55~95kJ/mol;二是增长活化能低,约20~34KJ/mol,增长速率极高,在0.01~几秒钟内,就可以便聚合度达到数千,甚至上万。这样高的速率是难以控制的,单体自由基一经形成以后,立刻与其他单体分子加成,增长成活性链,而后终止成大分子。因此,聚合体系内往往由单体和聚合物两部分组成,不存在聚合度递增的一系列中间产物。 对于链增长反应,除了应注意速率问题以外,还须研究对大分子微观结构的影响。在链增长反应中,结构单元间的结合可能存在“头-尾”和“头-头”或“尾-尾”两种形式。经实验证明,主要以头-尾形式连接。这一结果可由电子效应和空间位阻效应得到解释。对一些取代基共轭效应和空间位阻都较小的单体聚合时头-头结构会稍高,如醋酸乙烯酯、偏二氟

第二章自由基聚合

第二章 自由基聚合 2-1 引言 1.连锁聚合的基元反应 链引发 R I 2→* **RM M R →+ 链增长 * 2*RM M RM →+ * 3*2RM M RM →+ ︰ ︰ ()* *1n m RM M RM →+- 链终止 * n RM → 聚合物分子 2.连锁聚合的类型 ?? ?异裂 均裂 θ :B A :B A R R R +→→??⊕|2| ??? ?????⊕ 配位离子θ B A R 配位聚合阴离子聚合阳离子聚合自由基聚合 以上 占聚合物总产量的%60 2-2连锁聚合的单体 ???? ? ??动力学 热力学 适当的引发剂0??G 等 杂环作物 羰基化合物烯类共轭二烯类 单体类型T ?? ? ??P19表2-1

醛、酮中羰基π键异裂后,具有类似离子的特征,可由离子引发聚合: :| | - +--→=-O C O C 乙烯基单体碳—碳π键既可均裂,又可异裂,可进行自由基聚合或离子聚合: --+?→←=?→←?-?:| | || || || || || C C C C C C 1. 取代基电子效应的影响 ?-??→←=?→←-⊕Θ | | || || || | | || :C C C C C C π键断裂方向? ??? ? ???活性种的性质 外因改变双键电子密度 共轭 诱导 取代基的电子效应内因: : ① 无取代基 CH CH 22= nCH 2=CH atm 43 ( CH 2---CH 2 ) N ( CH 2---CH 2 ) N ② 取代基是供电基团 R-、 RO-、 、 、 例: CH 2=CH-

∴ 唯有1,1-双烷基烯烃才能进行阳离子聚合 注: 同一体系中,同时存在两种效应,往往共轭效应占主导地位。 结合有利于阳离子的进攻和Y CH CH ??←=- 2δ 此外,供电基团可使阳离子增长种共轭稳定 如:乙烯基烷基醚 ③ 取代基是吸电子基团 -CN 、 例:

自由基引发剂

自由基聚合引发剂 (initiatorsforfreeradicalpolymerization)简称引发剂。指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物,可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应,也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。由两种或多种引发剂组成的引发体系称复合引发体系;而由两个可以发生氧化还原反应产生自由基的引发剂组成的体系则称氧化还原引发体系。后者可在较低的温度下引发,聚合属于氧化还原聚合。有些不能用作热引发剂的化合物,经紫外线照射后,能分解成自由基而引发单体聚合者,称为光敏引发剂,简称光敏剂,这类聚合属于光聚合。键断裂能量不超过25~40千卡/摩尔的化合物,适合于作引发剂,破坏这些键需要加热到50~150℃,这也是一般烯类自由基聚合的温度范围。目前工业上常用于自由基聚合的引发剂有过氧化物、偶氮化合物等。由于过氧化物遇热、碰撞等会发生爆炸,使用时要特别注意。市售的过氧化物一般是用溶剂稀释的,固体过氧化物则用水润湿或用邻苯二甲酸酯调成糊状物。 引发剂的分类 可以按照引发剂的分解方式将引发剂分为热分解型和氧化还原分解型两类;也可以按照其溶解性能分为水溶性引发剂(如无机类的过硫酸盐、过氧化氢等)和油溶性(溶于单体或有机溶剂)的有机类引发剂;或者按照引发剂的使用温度范围,分为:①高温(100℃以上)类,如烷基过氧化物、烷基过氧化氢物、过氧化酯等;②中温(40~100℃)类,如偶氮二异丁腈、过氧化二酰、过硫酸盐等;③较低温(0~40℃)类,如氧化还原引发体系。因此应根据聚合反应的温度要求来选择引发剂。如果高温引发剂用在中温范围聚合,则分解速率过低,而使聚合时间延长;如果中温引发剂用于高温范围聚合,则分解速率过快,引发剂过早消耗,在低聚合转化率阶段就停止反应。 引发剂是乳液聚合的重要组分之一,其种类和用量等影响产品的性能质量。常用的引发剂有自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂和配位聚合引发剂。乳液聚合中常用的为自由基聚合引发剂,它可分为不同种类。1乳液聚合引发剂的种类 偶氮类引发剂 偶氮类引发剂是指分子中含有偶氮基的一类化合物,有偶氮二异丁睛引发剂和偶氮二异庚睛引发剂。偶氮二异丁睛是常用的引发剂,一般在459C--65℃使用,热分解只产生一种自由基,该引发剂分解为一级反应,比较稳定。一般在低于80℃条件下使用较好,因为超过80℃就会激烈分解。偶氮类化合物作引发剂与过氧化物相比有很多优点,它氧化能力小,在50℃一80℃能以适宜的速度分解,其分解速度受溶剂影响较小,无诱导分解,碰撞时也不会爆炸,产品易提纯,价格便宜。 有机过氧类引发剂 有机过氧化物分子中存在过氧弱键,可理解为过氧化氢的衍生物。其中一个氢原子被取代的称氢过氧化物,两个氢被取代的称过氧化物。该类引发剂按结构与性能特点常分成以下几类。 1. 2. 1氢过氧化物引发剂 常见的有异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢两种,过氧化氢是过氧化物的母体。过氧化物分解后,形成两个氢自由基。该类过氧化物活化能都很高,可用于

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