第二章烷烃环烷烃自由基反应历程

1、第二章第二章 烷烃烷烃 环烷烃环烷烃自由基反应历程自由基反应历程 本章主要内容本章主要内容一、一、烷烃同系列和同分异构现象烷烃同系列和同分异构现象二、烷烃和环烷烃的的命名二、烷烃和环烷烃的的命名三、烷烃和环烷烃的结构三、烷烃和环烷烃的结构四、烷烃和环烷烃的物理性质四、烷烃和环烷烃的物理性质五、烷烃和环烷烃的化学性质五、烷烃和环烷烃的化学性质六、烷烃和环烷烃的构象异构六、烷烃和环烷烃的构象异构 七、重要的烷烃和环烷烃七、重要的烷烃和环烷烃一、烷烃同系列和同分异构现象一、烷烃同系列和同分异构现象通式烷烃的为通式烷烃的为CnH2n+2 。具有同一通式，结构和化学性质相似，组成上相具有同一通式，结构和

2、化学性质相似，组成上相差一个或多个差一个或多个CH2（系差）的一系列化合物称为同（系差）的一系列化合物称为同系列。系列。同系列中的化合物互称为同系物（同系列中的化合物互称为同系物（homolog）。）。烷烃的同系列（烷烃的同系列（homologous series）烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象 分子式相同而构造式不同的化合物称为同分子式相同而构造式不同的化合物称为同分异构体，这种现象称为构造异构现象分异构体，这种现象称为构造异构现象。 烷烃的同分异构现象是由分子中碳原子的烷烃的同分异构现象是由分子中碳原子的排列方式不同而引起的，所以烷烃的同分排列方式不同而引起的，所以烷烃的同分异构又叫

3、构造异构。异构又叫构造异构。 由碳链的构造不同而形成的异构，称为碳由碳链的构造不同而形成的异构，称为碳链异构。链异构。 1、碳链异构 由于分子中碳链形状不同而产生的异构现象 2、位置异构 由于取代基或官能团在碳链上或碳环上的位置不同而产生的异构现象 。 3、官能团异构 分子中由于官能团不同而产生的异构现象。 4、立体异构：结构相似，但由于微小偏差导致结构不同 。 立体异构包括 (1)顺反异构：立体异构的一种，由于双键不能自由旋转引起的，一般指烯烃的双键或多取代环烃的取代基位于环的不同侧造成的同分异构。 (2)光学异构：构造相同的分子，如使其一平面偏振光向右偏转，另一侧向左。则两种互为光学异构体

4、。 5、构象异构：同一种化合物的构象，可通过单键旋转由一种变为另一种，则这两种互为构象异构体。 同分异构同分异构CH3CH3C CH2CH3CH3CHCHCH3CH3HHCH3CH3HCH3H顺顺-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷CH3C CH2CH3CH3CHCHCH3烷烃的构造异构烷烃的构造异构CH4CHHHHC2H6 CH3CH3C3H8 CH3CH2CH3C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3CH3碳链异构碳链异构碳链异构位置异构官能团异构 异构体的导出：先写出最长的碳直链；异构体的导出：先写出最长的碳直链；写出少一个碳的直链；依次

5、减少主链写出少一个碳的直链；依次减少主链碳原子，依次变换支链数目和位置；碳原子，依次变换支链数目和位置；最后补上氢最后补上氢 CH3CH2CHCH2CH3CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CHCH3CH3 CH3CH2CCH3CH3CH3 CH3CHCHCH3CH3CH3碳链异构的写法：以碳链异构的写法：以 为例为例 C6H14二二 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 碳原子的类型 普通命名法 系统命名法伯、仲、叔、季甲、乙、丙、丁根据IUPAC命名原则结合我国文字特点而制定的CCH3CH3CH2CHCH3CH2CH3CH3123456789C1 、C6 、C7

6、、C8、C9 C3、C5 C4 C2 伯碳原子、一级碳原子、伯碳原子、一级碳原子、1仲碳原子、二级碳原子、仲碳原子、二级碳原子、2 叔碳原子、三级碳原子、叔碳原子、三级碳原子、3 季碳原子、四级碳原子、季碳原子、四级碳原子、4 1.碳原子的类型：碳原子的类型：2普通命名法普通命名法CH3CH2CH2CH2CH2CH3 n-己烷己烷正己烷正己烷n-hexaneisohexane 异己烷异己烷CH3CHCH2CH2CH3CH3正、异、新正、异、新正正 normal n- 异异 iso-3. 常见的烷基常见的烷基 -ane -yl新己烷新己烷neohexaneCH3CCH3CH3CH2CH3CH3-

7、 methyl Me 甲基甲基CH3CH2- ethyl Et 乙基乙基CH3CH2CH2- n-propyl n-Pr (正正) 丙基丙基新新 neo- isopropyl iso-Pr 异丙基异丙基 n-butyl n-Bu (正正)丁基丁基 sec-butyl sec-Bu 仲丁基仲丁基 CH3CH2CH2CH2- iso- butyl iso-Bu 异丁基异丁基 CH3CHCH3CH3CHCH3CH2CH3CHCH2CH3tert-butyl t-Bu 叔丁基叔丁基 CH3CCH3CH3亚甲基亚甲基亚乙基亚乙基 次甲基次甲基次乙基次乙基CH2CH2CH3CHCCH34. 系统命名法（系

8、统命名法（IUPAC命名法）命名法） 12345672,4-二甲基二甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷 CHCHCH2CH2CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3想一想想一想如何命名？如何命名？选择主链 ：a 最长碳链b取支链多的 CH3-CH2 CH CH CH2-CH3CH2CH3CHCH3CH3选择错误选择正确CH3-CH2-CH CH CH CH-CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH3选择正确选择错误碳原子的编号碳原子的编号C C C C C C C C2346781CCC876543215CC C C C CCC234615162编 号 正 确编 号 错 误编 号 正 确编 号 错 误

9、(1) 从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用1、2、3编号编号（2）从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，）从碳链任何一端开始，第一个支链的位置都相同时，则从较简单的一端开始编号。则从较简单的一端开始编号。 （3） 若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三若第一个支链的位置相同，则依次比较第二、第三个支链的位置，以取代基的系列编号最小为原则（最低系个支链的位置，以取代基的系列编号最小为原则（最低系列原则）。列原则）。烷烃名称的写出烷烃名称的写出（1）将支链（取代基）写在主链名称的前面。）将支链（取代基）写在主链名称的前面。（2）取代基按）

10、取代基按“次序规则次序规则”小的基团优先列出。小的基团优先列出。烷基的大小次序：甲基烷基的大小次序：甲基乙基乙基丙基丙基丁基丁基戊基戊基己基己基异戊基异戊基异丁基异丁基正正异异 沸点是由液体变为气体，破坏的是分子间的作用力。所以分沸点是由液体变为气体，破坏的是分子间的作用力。所以分子间作用力越强，沸点越高。这个问题中分子间作用力主要子间作用力越强，沸点越高。这个问题中分子间作用力主要是范德华力，与分子之间的距离有关，支链越少，分子之间是范德华力，与分子之间的距离有关，支链越少，分子之间距离越短，作用越强。就这一点说：沸点：正距离越短，作用越强。就这一点说：沸点：正异异新。如果新。如果分子间还有

11、氢键，甚至有化学键的连接，就要重新考虑了。分子间还有氢键，甚至有化学键的连接，就要重新考虑了。比如醇的沸点比对应的烷烃高得多，酸的沸点也比对应的醇比如醇的沸点比对应的烷烃高得多，酸的沸点也比对应的醇的沸点高。而经过交联的聚乙烯等，由于化学键作用太强了，的沸点高。而经过交联的聚乙烯等，由于化学键作用太强了，不能形成气态，没有沸点。不能形成气态，没有沸点。 相对密度（比重）相对密度（比重） 都小于都小于1，随着分子量的增加而增加，最后接，随着分子量的增加而增加，最后接近于近于0.8（20）。）。 溶解度溶解度 不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似

12、相溶相似相溶”原理）。原理）。环烷烃的沸点熔点都较同碳数的开链烷烃高，环烷烃的沸点熔点都较同碳数的开链烷烃高，密度也较相应的烷烃大，但仍比水轻。常温密度也较相应的烷烃大，但仍比水轻。常温下，环丙烷、环丁烷为气体，下，环丙烷、环丁烷为气体， C5C11的环烷的环烷烃为液体。烃为液体。1. 卤代反应卤代反应热或光热或光热或光热或光热或光热或光热或光热或光甲烷甲烷 一氯甲烷一氯甲烷 二氯甲烷二氯甲烷 三氯甲烷三氯甲烷 四氯化碳四氯化碳 CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2Cl2烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下（常温、烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一

13、般条件下（常温、常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。五、烷烃和环烷烃的化学性质五、烷烃和环烷烃的化学性质 原因：原因：（1） 其共价键都为其共价键都为键，键能大键，键能大 C-H 390435KJ/mol， C-C 345.6KJ/mol（2）分子中的共价键不易极化（电负性差别小）分子中的共价键不易极化（电负性差别小C2.5， H2.2）（3）但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高）但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高温、高压、光照、

14、催化剂），烷烃也能起一些化学反应。温、高压、光照、催化剂），烷烃也能起一些化学反应。CH3-H CH3 + H 离解能离解能435kJmol-1甲基自由基甲基自由基CH3CH2-H CH3CH2 + H 离解能离解能 410kJmol-1 乙基自由基（乙基自由基（1）CH3CH2CH2-H CH3CH2CH2 + H 离解能离解能410kJmol-1 丙基自由基（丙基自由基（1） 形成自由基需要的能量形成自由基需要的能量(CH3)2CH-H (CH3)2CH + H 离解能离解能 397kJmol-1异丙基自由基（异丙基自由基（2） (CH3)3C-H (CH3)3C + H 离解能离解能38

15、5kJmol-1叔丁基自由基（叔丁基自由基（3） 自由基的稳定性：自由基的稳定性： 3 2 1 CH3 4多碳烷烃卤代反应的取向多碳烷烃卤代反应的取向CH3CH2CH3 + Cl2CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3Cl43% 57%64%36% + Cl2 +光光CH3CHCH3CH3CH3CHCH3CH2ClCH3CCH3CH3Cl伯、仲氢的相对反应活性为：伯、仲氢的相对反应活性为：146/432/57伯氢原子仲氢原子159/641/36伯氢原子叔氢原子叔氢原子：仲氢原子：伯氢原子叔氢原子：仲氢原子：伯氢原子=5：4：1叔、伯氢的相对反应活性为：叔、伯氢的相对反应活性为：预测下列烷

16、烃各氯代烷烃异构体的产率：预测下列烷烃各氯代烷烃异构体的产率：CH3CH2CH2CH3 + Cl2CH3CH2CH2CH2Cl + CH3CHCH2CH3Cl83414621氯丁烷氯丁烷加热至加热至127127时溴代反应中叔时溴代反应中叔H H、仲、仲H H、伯伯H H原子的相对反应活性比为：原子的相对反应活性比为： 16001600：8282：1 1溴代反应的选择性高于氯代反应。溴代反应的选择性高于氯代反应。CnH2n+23n+12O2燃烧nCO2 + (n+1)H2O + 热能(Q)C6H14 + 9 O26CO2 + 7H2O + 4138KJ/mol12CHCH2CH3HH(2)(1)

17、(1)(2)CH3-CH=CH2 + H2 CH4 + CH2=CH2丙烯乙烯（一）氧化（一）氧化1. 1. 燃烧燃烧烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如：2.2.控制氧化控制氧化控制一定的条件使烷烃进行选择性氧化，可用于工业上生产含氧衍生物的化工原料。所以烷烃常用作内燃机的燃料。所以烷烃常用作内燃机的燃料。（二）（二） 热裂反应热裂反应在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的C-C键和C-H键发生断裂的反应称为热裂反应 热裂化反应根据生产目的的不同可采用不同的裂化工艺。 1.深度裂化（裂解）深度裂化（裂解） （1）目的： 主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）

18、（2）裂化温度 8001100 催化裂化催化裂化 （1）目的：提高汽油的产量和质量（生产高辛烷值的汽油）。 （2）裂化温度：400500。 （3）加入一定的催化剂。 1.甲烷的氯代反应甲烷的氯代反应 爆炸性反应 在紫外光漫射或高温下，甲烷易与氯、溴发生反应。 甲烷的卤代反应较难停留在一元阶段，氯甲烷还会继续发生氯化反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。 若控制一定的反应条件和原料的用量比，可得其中一种氯代烷为主要的产物。 例如：甲烷 ：氯气 = 10 ：1 （400450时）CH3Cl占98% = 1 ：4 （400时）主要为CCl4CH4Cl2黑暗中强烈日光不发生反应猛烈反应4HCl +

19、CCH4Cl2CH3HClCl漫射光其他烷烃的氯代反应其他烷烃的氯代反应（1） 反应条件与甲烷的氯代相同（光照），但产物更为复杂，因氯可取代不同碳原子上的氢，得到各种一氯代或多氯代产物。卤代反应中卤素、伯仲叔氢的相对活性 FClBrI 叔仲伯CH3-CH2-CH3Cl2CH3-CH2-CH2CH3-CH-CH3ClCl43%57%25光，分子中，有六个等价伯氢，两个等价仲氢，若氢的活性一样，则两种一氯代烃的产率，理论上为 6 ：2 = 3 ：1但实际上为 43 ：57 = 1 ：1.33单环环烷烃的结构与稳定性单环环烷烃的结构与稳定性环的稳定性环的稳定性环己烷环己烷 环戊烷环戊烷 环丁烷环丁烷

20、 环丙烷环丙烷影响因素：张力（角张力、扭转张力、空间张力）影响因素：张力（角张力、扭转张力、空间张力）CCC60CCC109.5开链或大环化合物开链或大环化合物环丙烷环丙烷105.5( (1 10 09 92 28 8 - -6 60 0) )/ /2 2 = = + +2 24 44 44 4六六. 环烷烃的化学性质环烷烃的化学性质环戊烷、环己烷环戊烷、环己烷 取代反应取代反应（与烷烃相似，易发生自由基取代）（与烷烃相似，易发生自由基取代）催化加氢开环催化加氢开环+H2 CH3CH2CH3Ni80+ H2 CH3CH2CH2CH3Ni120环丙烷、环丁烷环丙烷、环丁烷 易开环并发生加易开环并

21、发生加成反应成反应 （与烯烃相似）（与烯烃相似） 与与X2、HX反应反应 ( (溴的红棕色褪去溴的红棕色褪去) ) + Br2 BrCH2-CH2-CH2Br室温室温+ Br2 BrCH2-CH2-CH2-CH2Br加热加热+ HBr CH3CH2CH2Br室温室温+ HBr CH3CH2CH2CH2Br加热加热 Br /CCl4 ( (红棕色红棕色) ) 2CCH3CH3CH3CH2Br+ HBr室室 温温？ 碳环开环多发生在连氢原子最多和碳环开环多发生在连氢原子最多和连氢原子最少的两个碳原子之间。氢卤连氢原子最少的两个碳原子之间。氢卤酸中的氢原子加在连氢原子较多的碳原酸中的氢原子加在连氢原

22、子较多的碳原子上，而卤原子则加在连氢原子较少的子上，而卤原子则加在连氢原子较少的碳原子上。但侧链能氧化。碳原子上。但侧链能氧化。 不与不与KMnO4反应（所有的脂环烃）反应（所有的脂环烃） 2. 卤代反应机理卤代反应机理反应机理是对某个化学反应过程的详细描述反应机理是对某个化学反应过程的详细描述甲烷的氯代反应，有下列事实：甲烷的氯代反应，有下列事实：甲烷与氯在室温和暗处不起反应；甲烷与氯在室温和暗处不起反应； 就是在暗处，若温度高于就是在暗处，若温度高于250oC时，反应会立时，反应会立即发生；即发生； 室温时，紫外光影响下，反应也会发生；室温时，紫外光影响下，反应也会发生； 当反应由光引发时

23、，每吸收一个光子可以得到当反应由光引发时，每吸收一个光子可以得到许多个（几千个）氯甲烷分子；许多个（几千个）氯甲烷分子； 有少量氧的存在会使反应推迟一段时间，这段有少量氧的存在会使反应推迟一段时间，这段时间过后，反应由正常进行。这段推迟时间与氧时间过后，反应由正常进行。这段推迟时间与氧得量有关。得量有关。 ：A B 甲烷的卤代反应甲烷的卤代反应甲烷的自由基链反应：甲烷的自由基链反应：链引发链引发 链增长链增长 链终止链终止 共价键断裂共价键断裂均裂均裂异裂异裂均裂均裂A B( (均裂均裂) )链引发（形成自由基）：链引发（形成自由基）： 链增长（延续自由基，形成产物）：链增长（延续自由基，形成

24、产物）： CH3H + Cl CH3 + HCl CH3 + Cl2 Cl + CH3Cl CH3Cl + Cl CH2Cl + HCl CH2Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl CH2Cl2 + Cl CHCl2 + HCl CHCl2 + Cl2 CHCl3 + Cl CHCl3 + Cl CCl3 + HCl CCl3 + Cl2 CCl4 + Cl Cl Cl Cl + Cl 热或光热或光链终止（消除自由基）：链终止（消除自由基）： 3. 自由基的构型及其稳定性自由基的构型及其稳定性 sp3 sp3四面体四面体 四面体四面体 sp2 平面平面？CHHHCl + Cl Cl2CH3

25、 + CH3 CH3CH3CH3 + Cl CH3Cl透视式透视式CH4 CH3CH3Cl第一步第一步(1) 断裂一根共价键需要的能量是由光或热提供的。自由断裂一根共价键需要的能量是由光或热提供的。自由基很活泼。一方面因为它的孤单电子要配对，另一方面它具有基很活泼。一方面因为它的孤单电子要配对，另一方面它具有形成时所获得的能量。那么它能起什么反应呢？我们知道有机形成时所获得的能量。那么它能起什么反应呢？我们知道有机化合物大多是共价键，很少有离子键，因此反应不是靠离子的化合物大多是共价键，很少有离子键，因此反应不是靠离子的吸引而是靠原子或分子的碰撞。这是氯自由基和什么东西碰撞吸引而是靠原子或分子

26、的碰撞。这是氯自由基和什么东西碰撞呢？和氯分子，甲烷分子还是和另一个氯自由基？由于总的氯呢？和氯分子，甲烷分子还是和另一个氯自由基？由于总的氯自由基的浓度很小，因此自由基的浓度很小，因此Cl 和和Cl碰撞可能性很小。与氯分子碰撞可能性很小。与氯分子不碰撞，结果是换了一个氯分子和氯自由基，等于没起反应。不碰撞，结果是换了一个氯分子和氯自由基，等于没起反应。只有和甲烷分子碰撞，夺取它中间的一个氢原子而形成氯化氢只有和甲烷分子碰撞，夺取它中间的一个氢原子而形成氯化氢分子，即上面历程的第二步分子，即上面历程的第二步(2)。甲基自由基是分非常活泼的粒子，它和氯自由甲基自由基是分非常活泼的粒子，它和氯自由

27、基一样，开始浓度很低，不大可能和氯自由基基一样，开始浓度很低，不大可能和氯自由基或另一个甲基自由基碰撞，只能和甲烷分子或或另一个甲基自由基碰撞，只能和甲烷分子或氯分子碰撞。与甲烷分子碰撞，其结果也只是氯分子碰撞。与甲烷分子碰撞，其结果也只是换了一个甲烷分子和甲基自由基，等于没有反换了一个甲烷分子和甲基自由基，等于没有反应。与氯分子碰撞则夺取一个氯原子而形成一应。与氯分子碰撞则夺取一个氯原子而形成一个氯甲烷分子和一个新自由基个氯甲烷分子和一个新自由基Cl ，这就是上面，这就是上面历程仲的第三步历程仲的第三步(3)。这个氯自由基又可以进行上面的反应。这样反应(2)、(3)反复进行下去，一个氯自由基

28、就可产生许多个氯甲烷分子。但是这个重要过程不能永远进行下去。正如上面所说的，两个活泼而浓度较低的质点不可能互相碰撞，然而有时也会发生，象历程中的第四(4)、第五(5)、和第六步(6)。它们一旦碰撞结合，自由基就被消耗掉，反应(2)和(3)就不能再发生。上面这种每一步都生成一个活泼质点（新自由基），使下一步反应能够继续进行下去的反应叫做连锁反应（Chain Reaction）。反应(1)产生活泼质点，称链引发步骤（Chain Initiate Step）。反应链的继续是依靠反应(2)、(3)的重进行，因此(2)、(3)称链传递步骤（Chain Propagating Step）。反应(4) 、(

29、5)、(6)使活泼质点失去活性，反应链不能继续发展，因此成为链终止步骤（Chain Terminating Step）。至此，这个链反应历程已能解释上面所讲的一些事实。卤代反应中卤素的相对活性F2Cl2Br2I2卤代反应中氢的相对活性自由基的稳定性产 物反 应 物HA B CA+ B-CA-B+CEE活E逆 反 应 的 活 化 能反 应进 程位能过渡态理论：每一个反应的反应进程分为三个阶段：始态、过渡态和终态。即一个反应由反应物到产物的转变过程中，需要经过一个过渡状态。 反应进程中体系能量的变化如下图： 过渡态理论过渡态理论七、重要的烷烃和环烷烃七、重要的烷烃和环烷烃甲烷和天然气甲烷和天然气

30、天然气的主要成分是甲烷，主要用途一是作为燃料，二是作为化工原料。液体石蜡和凡士林液体石蜡和凡士林C18-C24 C18-C22石油石油重要的环烷烃重要的环烷烃对薄荷烷对薄荷烷蒈烷蒈烷 蒎烷蒎烷 莰莰(菠菠)烷烷HHee 反式稠合反式稠合 （ee稠合稠合） HH反十氢萘反十氢萘84571236910HH顺十氢萘顺十氢萘 顺式稠合顺式稠合 （ea稠合稠合） aHHe反式比顺式稳定反式比顺式稳定2. 十氢化萘十氢化萘小结小结1. 命名：重点命名：重点系统命名系统命名2. 化学性质：重点化学性质：重点环丙烷及其衍生物环丙烷及其衍生物3. 自由基及其稳定性比较自由基及其稳定性比较丁烷四种构象稳定次序丁烷

31、四种构象稳定次序环己烷环己烷 会写、会判断稳定构象会写、会判断稳定构象4. 机理：了解名称及知道分哪三个阶段机理：了解名称及知道分哪三个阶段4. 构构象：象：烷烷烃烃 锯锯架架式式 Newman投投影影式式构象与药物的构效关系构象与药物的构效关系多巴胺多巴胺NH2HHHHOHOH1 2HOHOCH2CH2NH2中文名称：自由基中文名称：自由基 英文名称：英文名称：free radical 定义定义1：具有不成对电子的原子或分子。：具有不成对电子的原子或分子。 所属学科：所属学科：免疫学免疫学（一级学科）；概论（二级学科）；固有免疫（三级学科） 定义定义2：含有基数电子或不配对电子的原子、原子团

32、和：含有基数电子或不配对电子的原子、原子团和分子。具有很强的反应性。分子。具有很强的反应性。 所属学科：所属学科：生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学（一级学科）；新陈代谢（二级学科）自由基，机体氧化反应中产生的有害化合物，自由基，机体氧化反应中产生的有害化合物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞，进而引起慢性疾病及衰老效应。进而引起慢性疾病及衰老效应。1996年起我国中科院物理研究所、北京军事科学院等有关科研单位与北京卷烟合作开始对自由基进行系统研究发现，过去人们一直认为，在地球上，细菌和病毒是人类生命的夙敌，于是，跟他们做了千百年的斗争并取得了显

33、著的成绩。直到二十世纪六十年代，生物学家从烟囱清扫工人肺癌发病率高这一现象中发现了自由基对人体的危害，人类才认识到我们还有比细菌和病毒更为凶险，也更隐蔽的敌人。自由基过量产生或人体自身清除自由基能力下降会导致多种疾病的产生与恶化。 大量资料已经证明，炎症，肿瘤、衰老、血液病、以及心、肝、肺、皮肤等各方面疑难疾病的发生机理与体内自由基产生过多或清除自由基能力下降有着密切的关系。炎症和药物中毒与自由基产生过多有关；克山病硒缺乏和范可尼贫血等疾病与清除自由基能力下降有关；而动脉粥样硬化和心肌缺血再灌注损伤与自由基产生过多和清除自由基能力下降两者都有关系。自由基是人类健康最隐避、最具攻击力的敌人。 防

34、止老化 清除自由基人之所以会人之所以会老化老化、体力衰退、皮肤失去光泽及弹、体力衰退、皮肤失去光泽及弹性，除了年龄是无法抗拒的因素外，主要的即是性，除了年龄是无法抗拒的因素外，主要的即是体内自由基过多，年轻时体内有较好的体内自由基过多，年轻时体内有较好的中和中和系统系统来排除自由基，降低它所造成的伤害；然而随着来排除自由基，降低它所造成的伤害；然而随着年龄增长，人体修复自由基的能力也随之下降；年龄增长，人体修复自由基的能力也随之下降；若未能及时补充抗氧化物，细胞就开始损伤，疾若未能及时补充抗氧化物，细胞就开始损伤，疾病于是产生，越来越多的证据显示，体内自由基病于是产生，越来越多的证据显示，体内

35、自由基含量越高，寿命越短。含量越高，寿命越短。 那什么时候开始抗老化治疗呢？原则上最好那什么时候开始抗老化治疗呢？原则上最好在身体器官尚未老化前或有衰老现象时即应开始在身体器官尚未老化前或有衰老现象时即应开始治疗。除了接受健康专业咨询外，重要的还是要治疗。除了接受健康专业咨询外，重要的还是要从自己的生活做起。由于不当的生活及饮食习惯从自己的生活做起。由于不当的生活及饮食习惯会在体内制造自由基，此自由基会进一步破坏细会在体内制造自由基，此自由基会进一步破坏细胞之脂质，胞之脂质，蛋白质蛋白质及染色体中之核酸，而导致细及染色体中之核酸，而导致细胞突变成为胞突变成为癌细胞癌细胞。 一、拒绝抽烟：一、拒

36、绝抽烟：科学研究抽烟是目前产生最快及最多自由基的方科学研究抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式，每吸一口烟会制造十万个以上之自由基，会导致式，每吸一口烟会制造十万个以上之自由基，会导致全身性的癌症，甚至加速癌症细胞生长。尤其是肺癌全身性的癌症，甚至加速癌症细胞生长。尤其是肺癌高达五十倍以上的危险率，还有它会造成许多慢性病，高达五十倍以上的危险率，还有它会造成许多慢性病，例如心血管病症及例如心血管病症及糖尿病糖尿病，还有研究证实一手烟及二，还有研究证实一手烟及二手烟伤害是一样的手烟伤害是一样的 二、减少做菜的油烟：二、减少做菜的油烟： 中国人做菜喜欢煎煮炒炸，大多数家中国人做菜喜欢煎煮炒炸，大多

37、数家庭主妇做菜是使用色拉油。色拉油是多元庭主妇做菜是使用色拉油。色拉油是多元不饱和脂肪酸，很容易氧化成为自由基。不饱和脂肪酸，很容易氧化成为自由基。最近研究较安全的油是含有单元不饱和脂最近研究较安全的油是含有单元不饱和脂肪酸大于肪酸大于50的，如的，如橄榄油橄榄油含有百分之七含有百分之七十不饱和脂肪酸，是很好的十不饱和脂肪酸，是很好的食用油食用油。还有。还有尽量少食煎炸食物，所以为了您的健康，尽量少食煎炸食物，所以为了您的健康，美式快餐店及中式自助餐店少去。美式快餐店及中式自助餐店少去。 三、尽量少服不需要的药物：三、尽量少服不需要的药物： 有些药物包括中西药是有毒性的，例有些药物包括中西药是

38、有毒性的，例如抗生素，消炎痛剂，如抗生素，消炎痛剂，化疗化疗药物是会产生药物是会产生自由基的，不要误信药物可以有病治病，自由基的，不要误信药物可以有病治病，无病保身。患病时应该找医生看病，应该无病保身。患病时应该找医生看病，应该服药才可以服药，不可以随便乱服药。服药才可以服药，不可以随便乱服药。 四、避免农药的污染：四、避免农药的污染： 农药会产生大量自由基。选择蔬果产农药会产生大量自由基。选择蔬果产品外观应不好看，甚至有虫咬过的农产品，品外观应不好看，甚至有虫咬过的农产品，是较安全及少农药的。另外一种降低农药是较安全及少农药的。另外一种降低农药残留方法是将蔬果放入冰箱一至二天才用，残留方法是

39、将蔬果放入冰箱一至二天才用，这样可以降低百分之八十至九十之农药残这样可以降低百分之八十至九十之农药残留量，还有应时常清洗冰箱。留量，还有应时常清洗冰箱。 五、大量饮用干净的水：五、大量饮用干净的水： 健康的饮水每日应饮用干净水健康的饮水每日应饮用干净水2000毫升以上。台湾毫升以上。台湾学者研究发现，台湾人身体中的重金属学者研究发现，台湾人身体中的重金属80以上过量，最以上过量，最常见有常见有汞汞、铅铅、镉镉等等重金属重金属。所以我们更要注意饮水健康，。所以我们更要注意饮水健康，天然且检验合格的矿泉水是很很好的选择，用弱碱性电解天然且检验合格的矿泉水是很很好的选择，用弱碱性电解水是很好的选择，

40、现有的水是很好的选择，现有的电解水机电解水机，大多都有过滤系统，大多都有过滤系统，可将重金属及水中细菌等滤除，弱碱性水中含有大量的电可将重金属及水中细菌等滤除，弱碱性水中含有大量的电子，呈负电位，这些多余的电子可赋予自由基，去除其活子，呈负电位，这些多余的电子可赋予自由基，去除其活性，进而清除自由基。罐装各式饮料含各种添加物是不好性，进而清除自由基。罐装各式饮料含各种添加物是不好的水分补充，纯净的弱碱性电解水的水分补充，纯净的弱碱性电解水 是最好的水分补充物是最好的水分补充物 六多食用蔬菜及水果：六多食用蔬菜及水果： 健康的饮食应是每日蔬果及肉类比例健康的饮食应是每日蔬果及肉类比例为七比三，蔬

41、果中含有天然抗自由基的为七比三，蔬果中含有天然抗自由基的维维生素生素及黄酮素，还有增加肠蠕动的纤维素。及黄酮素，还有增加肠蠕动的纤维素。实用蔬果最好生食，以免维生素及黄酮素实用蔬果最好生食，以免维生素及黄酮素流失，每天食用有三种颜色以上之蔬果，流失，每天食用有三种颜色以上之蔬果，这样才能补充充足的维生素及黄酮素这样才能补充充足的维生素及黄酮素 七、少摄取动物高脂肪类食物：七、少摄取动物高脂肪类食物： 鱼、蛋、奶、豆类均含有丰富蛋白质，鱼、蛋、奶、豆类均含有丰富蛋白质，应适当摄取。研究发现高脂肪及蛋白食物应适当摄取。研究发现高脂肪及蛋白食物经烟熏、烧烤过程中，肉类油脂滴入碳中，经烟熏、烧烤过程中

42、，肉类油脂滴入碳中，在高温下裂解，与炭火作用形成毒性强的在高温下裂解，与炭火作用形成毒性强的致癌物多环芳烃，随烟熏挥发会回到致癌物多环芳烃，随烟熏挥发会回到食物中。高温烹调会使蛋白质及氨基酸裂食物中。高温烹调会使蛋白质及氨基酸裂解，产生胺类衍生物而致癌解，产生胺类衍生物而致癌 八、减少加工食物摄取：八、减少加工食物摄取： 食品加工过程中会添入色素，防腐剂食品加工过程中会添入色素，防腐剂及香料等，这些过多食入身体会产生过多及香料等，这些过多食入身体会产生过多自由基的。例如腌制食品含有自由基的。例如腌制食品含有硝酸盐硝酸盐，如，如在加工过程中添加过量，会在胃中与肉类，在加工过程中添加过量，会在胃中

43、与肉类，蔬菜中之胺类作用，造成蔬菜中之胺类作用，造成硝酸胺硝酸胺，此为高，此为高致癌物致癌物 自由基与疾病 自由基能引起多种器管功能异常或组织病变，如癌症和衰老的发病机理与脂质过氧化有关。脂质过氧化产物褐色素沉着于皮肤会出现老年斑，沉着于心、肾、脑等脏器会影响它们的结构、形态和功能。矿物质和维生素代谢紊乱时氧损伤有时也会加重，如克山病就是因为硒(Se)严重缺乏，结果GSH-Px，SOD和CAT的活性降低，MDA水平升高。当机体内维生素E，维生素C，维生素A等缺乏时，也会出现氧应激反应。肾小球肾炎的发病机理与自由基代谢紊乱有一定关系。肝炎、肝硬化患者LPO产物和自由基的水平有明显升高。心血管疾病

44、和糖尿病的发病机理也与自由基有关。另外，象烧伤、休克等引起的缺血再灌是自由基产生的温床。关节炎、脊髓灰质炎的发病过程中，也有自由基的参与。小鸡渗出性素质、肉鸡肺动脉高压、动物缺硒病等的发病机理也可能与自由基有密切关系生物体内的自由基生物体内的自由基 机体内的活性氧自由基及其性质 1.1自由基的产生和种类 自由基(free radicals， FRs)是指带不成对电子的原子、分子、离子或原子团。自由基的种类很多，研究较多的以氧(O)、碳(C)、氮(N)为中心的活性基团，其中对活性氧(reactive oxygen species， ROS)及其产物的研究最为活跃，其占机体内总自由基研究报道的95

45、%以上。自由基的形成有3种方式：共价键的均裂；单电子丢失；单电子获得。机体内电子传递是自由基形成最普遍最易发生的途径；如高温、紫外线照射或电子辐射作用，也能导致分子裂解后形成自由基。生物体内自由基形成的机理非常复杂。氧化呼吸链是机体赖以存在的基础，其中有多次分级电子传递，O2是电子受体，所以会形成多种活性氧自由基，如 O ，OH，HO ，H2O2和O2等。在活性氧的作用下，组织细胞会因脂质过氧化(LPO)而产生许多脂自由基，如L，LO，LOO，LOOH。外源性化合物进入机体后，也可能导致大量自由基生成，如肾上腺素、CCl4和乙醇等会诱导机体产生CCl3和OH等自由基。机体内生物活性物质代谢异常

46、后，也会导致自由基水平升高，如细胞内硫醇和对苯二酚等小分子物质发生自氧化反应，或蛋白酶(如黄嘌呤氧化酶)等的催化反应中，都会生成自由基。另外，在炎症等病变过程中，白细胞发生呼吸爆发(respiratory burst)后，机体内O 和OH水平会明显升高。动物体内硒等微量元素缺乏时，自由基水平也会升高。活性氧自由基对组织的损伤 2.1生物膜损伤 生物膜是生命活动的基础，主要由脂质、蛋白质和糖类组成，脂质以磷脂为主，磷脂的主要成分是多聚不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids， PUFAs)，其中有多个弱键和不饱和键，自由基对其有很高的亲合力，因此生物膜易受自由基攻击。活性氧作用于生物膜后