રેડિકલવાળા રાસાયણિક પદાર્થોનું નામ. મુક્ત રેડિકલ

મુક્ત રેડિકલ એ મોલેક્યુલર પ્રજાતિઓ છે, જે બાહ્ય ભ્રમણકક્ષા પર અજોડ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે અને ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ધરાવે છે. તેમનો અભ્યાસ EPR (સ્પિન ટ્રેપિંગ ટેકનિક), કેમિલ્યુમિનેસેન્સ અને પ્રતિક્રિયાઓના અવરોધકોનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે, જેમાં ચોક્કસ પ્રકારના રેડિકલ સામેલ હોય છે. આપણા શરીરમાં ઉત્પાદિત મુખ્ય રેડિકલ છે ઓક્સિજન રેડિકલ (સુપરઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ), નાઇટ્રોજન મોનોક્સાઇડ, અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડના રેડિકલ, ઓક્સિડેટીવ-ઘટાડાની પ્રતિક્રિયાઓમાં રચાયેલા સેમિક્વિનોન્સ (દા.ત. ubiquinol). અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોની ક્રિયા હેઠળ અને અગાઉ દવાઓ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક પદાર્થો સહિત કેટલાક અકુદરતી સંયોજનો (ઝેનોબાયોટિક્સ) ના ચયાપચય દરમિયાન વિવિધ રેડિકલ પણ રચાય છે.

મુક્ત રેડિકલ શું છે?

આકૃતિ 1. મિથેનોલ પરમાણુનું ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું

આકૃતિ 2.મિથેનોલ રેડિકલનું ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું

તે જાણીતું છે કે કાર્બનિક અણુઓમાં (આપણું શરીર બનાવે છે તે સહિત) બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં ઇલેક્ટ્રોન જોડીમાં ગોઠવાય છે: દરેક ભ્રમણકક્ષામાં એક જોડી (ફિગ. 1)

મુક્ત રેડિકલ સામાન્ય પરમાણુઓથી અલગ પડે છે કારણ કે તેમની પાસે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલ (ફિગ. 2 અને 3) પર અજોડ (સિંગલ) ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

રેડિકલમાં અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ડોટ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલને HO· તરીકે, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ રેડિકલને HOO તરીકે, સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલને ·OO- અથવા O2·- તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. નીચે ત્રણ ઇથિલ આલ્કોહોલ રેડિકલના સૂત્રો છે: CH3CH2O·; CH3·CHOH; CH3CH2O

તેથી:
ફ્રી રેડિકલ એ એક કણ છે - એક અણુ અથવા પરમાણુ કે જેના બાહ્ય શેલ પર એક અથવા વધુ અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

આ રેડિકલને રાસાયણિક રીતે સક્રિય બનાવે છે, કારણ કે રેડિકલ કાં તો ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોનને આસપાસના પરમાણુઓથી દૂર લઈ જઈને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે અથવા તેને અન્ય પરમાણુઓને આપીને "વધારાના" ઈલેક્ટ્રોનથી છૂટકારો મેળવવા માંગે છે.

ઓક્સિજન પરમાણુ (ડાયોક્સીજન), જે તેના બાહ્ય શેલ પર બે જેટલા અનપેયર ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, તે ખાસ સ્થિતિમાં છે. આમ, ડાયોક્સિજન એ ડાયરેડિકલ છે અને અન્ય રેડિકલની જેમ, અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

આકૃતિ 3.કેટલાક અણુઓ અને રેડિકલનું ઇલેક્ટ્રોનિક માળખું

એ વાત પર ભાર મૂકવો મહત્વપૂર્ણ છે કે જોડાણ વગરના ઇલેક્ટ્રોન અણુ અથવા પરમાણુના બાહ્ય શેલમાં હોવા જોઈએ. ફ્રી રેડિકલની વિભાવનામાં વેરિયેબલ વેલેન્સના ધાતુના આયનોનો સમાવેશ થતો નથી, જેમાંથી જોડી વગરના ઇલેક્ટ્રોન આંતરિક શેલમાં સ્થિત છે. આયર્ન, તાંબુ અથવા મેંગેનીઝ (તેમજ આ ધાતુઓના સંકુલ) જેવી ધાતુઓના રેડિકલ અને આયનો બંને ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (ઇપીઆર) સિગ્નલો ઉત્પન્ન કરે છે, આ કણોને એકસાથે ઘણીવાર પેરામેગ્નેટિક કેન્દ્રો કહેવામાં આવે છે.

સ્થિર પરમાણુઓમાંથી રેડિકલની રચના આમ ફ્રી વેલેન્સ ઓર્બિટલમાં નવા ઈલેક્ટ્રોનના દેખાવને કારણે અથવા તેનાથી વિપરીત, ઈલેક્ટ્રોન જોડીમાંથી એક ઈલેક્ટ્રોન દૂર કરવાથી થાય છે. આ પ્રક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે એક-ઇલેક્ટ્રોન ઓક્સિડેશન અથવા ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે થાય છે. આવી પ્રતિક્રિયાઓમાં સામાન્ય રીતે પરમાણુ કે જેમાંથી રેડિક્યુલર બને છે તેની સાથે, વેરિયેબલ વેલેન્સનો મેટલ આયનનો સમાવેશ થાય છે, જે એક ઇલેક્ટ્રોનના દાતા અથવા સ્વીકારનાર તરીકે કામ કરે છે (અને એક જ સમયે બે નહીં, જેમ કે બે કાર્બનિક અણુઓ વચ્ચે અથવા વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓમાં થાય છે. એક કાર્બનિક પરમાણુ અને ઓક્સિજન). પ્રતિક્રિયાનું એક લાક્ષણિક ઉદાહરણ જેમાં રેડિકલની રચના થાય છે તે ફેન્ટન પ્રતિક્રિયા છે: ફેરસ આયન સાથે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા:
Fe2+ ​​+ H2O2 => Fe3+ + OH- + ·OH (હાઈડ્રોક્સિલ રેડિકલ)

ઊંચા તાપમાને અથવા અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ, રાસાયણિક બંધન (હોમોલિટીક ક્લીવેજ) ના ભંગાણના પરિણામે રેડિકલ પણ રચાય છે. સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, આવી પ્રતિક્રિયાઓ વ્યવહારીક રીતે સામાન્ય જીવંત કોષોમાં થતી નથી.

રેડિકલનું નામકરણ

પ્રમાણમાં તાજેતરમાં, અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રના નામકરણ પરના પંચે રેડિકલના નામકરણ માટે મૂળભૂત નિયમો ઘડ્યા છે (જુઓ (કોપ્પેનોલ, 1990 #7)) (કોષ્ટક 1).

કોષ્ટક 1. અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર (1990) ના નામકરણ પરના કમિશનની ભલામણો અનુસાર કેટલાક રેડિકલ અને પરમાણુઓના નામ.

ચાલો આમાંની કેટલીક ભલામણો જોઈએ. સૌ પ્રથમ, આમૂલ શબ્દ પહેલાં "ફ્રી" લખવાની જરૂર નથી. પ્રશ્નમાં રહેલા કણની આમૂલ પ્રકૃતિ અંત "il" દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. આમ, રેડિકલ RO· અને HO· ને અનુક્રમે "આલ્કોક્સિલ" અને "હાઇડ્રોક્સિલ" નામ આપવામાં આવ્યું છે.

"પેરોક્સાઇડ" અને "હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ" ના ડેરિવેટિવ્ઝનો દુરુપયોગ ન કરવાની ભલામણ નોંધપાત્ર રીતે નવી ગણી શકાય. ઓક્સિજનના બે અણુઓના જૂથને એકસાથે બંધાયેલ છે જેને "ડાયોક્સાઇડ" કહેવામાં આવે છે. તદનુસાર, રેડિકલ ROO· "આલ્કાઇલ્ડિઓક્સિલ" (કોપ્પેનોલ, 1990 #7) કહેવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. વૈકલ્પિક નામ "alkylperoxyl" પણ જાળવી શકાય છે, પરંતુ આ વધુ ખરાબ છે (કોપ્પેનોલ, 1990 #7). મોલેક્યુલર ઓક્સિજનને "ડાયોક્સિજન" અને ઓઝોનને "ટ્રાયોક્સિજન" કહેવામાં આવે છે.

અંત "il" સાથેનું નામ ખૂબ અનુકૂળ છે, પરંતુ તે કણનો ચાર્જ શું છે તે વિશે કંઈપણ સૂચવતું નથી. તેથી, જરૂરી કેસોમાં, રેડિકલના વ્યવસ્થિત નામનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, જ્યાં જૂથના નામ પછી કૌંસમાં ચાર્જ આપવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેડિકલ O2·-નું નામ "ડાયોક્સાઇડ (1-)" છે. આ કાર્યમાં, અમે સુપરસ્ક્રિપ્ટમાં રેડિકલ ફોર્મ્યુલા લખતી વખતે ટૂંકા નામનો ઉપયોગ કરીશું, પ્રથમ એક ટપકું મૂકવામાં આવે છે જે આપેલ અણુમાં જોડાણ વિનાના ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી દર્શાવે છે, અને પછી આયનના ચાર્જનું ચિહ્ન. ઉદાહરણ તરીકે "O2·-". માળખાકીય સૂત્રોમાં, બિંદુ એ અણુ પર બરાબર સ્થિત હોવું જોઈએ જ્યાં અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનીકૃત છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડાયોક્સિજનમાં બે અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન છે તેના પર ભાર મૂકવા માટે, તમે તેનું સૂત્ર આ રીતે લખી શકો છો: "O2". કોષ્ટક 1 ભલામણ કરેલ આમૂલ નામોની સૂચિ પ્રદાન કરે છે; ચોરસ કૌંસમાં એવા નામો છે જેનો મુખ્યત્વે આ પુસ્તકમાં ઉપયોગ કરવામાં આવશે.

રેડિકલ્સ આપણા શરીરમાં જોવા મળે છે

પ્રાથમિક રેડિકલ અને પ્રતિક્રિયાશીલ અણુઓ

આપણા શરીરમાં બનેલા તમામ રેડિકલ્સને કુદરતી અને વિદેશીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. બદલામાં, કુદરતી રેડિકલને પ્રાથમિક, ગૌણ અને તૃતીયમાં વિભાજિત કરી શકાય છે (વ્લાદિમીરોવ, 1998 #8). (આકૃતિ 4 માં આકૃતિ જુઓ).

આકૃતિ 4.આપણા શરીરમાં રચાયેલા મુક્ત રેડિકલનું વર્ગીકરણ

પ્રાથમિક રેડિકલને રેડિકલ કહી શકાય, જેની રચના ચોક્કસ એન્ઝાઇમ સિસ્ટમ્સની ભાગીદારી સાથે કરવામાં આવે છે. સૌપ્રથમ, તેમાં કોએનઝાઇમ Q (આપણે રેડિકલને Q· તરીકે દર્શાવીએ છીએ) અને ફ્લેવોપ્રોટીન જેવા ઇલેક્ટ્રોન કેરિયર્સની પ્રતિક્રિયામાં રચાયેલા રેડિકલ (સેમીક્વિનોન્સ)નો સમાવેશ થાય છે. અન્ય બે રેડિકલ, સુપરઓક્સાઇડ (·OO-) અને નાઇટ્રોજન મોનોક્સાઇડ (·NO), પણ શરીર માટે ફાયદાકારક કાર્યો કરે છે, જેની અનુરૂપ વિભાગોમાં વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે.

પ્રાથમિક આમૂલમાંથી - સુપરઓક્સાઇડ, તેમજ અન્ય પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે, શરીરમાં ખૂબ જ સક્રિય પરમાણુ સંયોજનો રચાય છે: હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, હાઇપોક્લોરાઇટ અને લિપિડ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ (જુઓ. ફિગ. 5). આવા પરમાણુઓ, રેડિકલ સાથે, અંગ્રેજી સાહિત્યમાં "પ્રતિક્રિયાશીલ જાતિઓ" નામ પ્રાપ્ત કરે છે, જે રશિયન સાહિત્યમાં મોટે ભાગે "સક્રિય સ્વરૂપો" તરીકે અનુવાદિત થાય છે. રેડિકલ અને મોલેક્યુલર પ્રોડક્ટ્સ વચ્ચે તફાવત કરવા માટે, અમે પછીના "પ્રતિક્રિયાશીલ પરમાણુઓ" કહેવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે. આમ, નીચેની પરિભાષા પ્રસ્તાવિત છે:

સક્રિય સ્વરૂપો = મુક્ત રેડિકલ + પ્રતિક્રિયાશીલ અણુઓ

હેલીવેલ પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ, નાઇટ્રોજન અને ક્લોરિન (હેલીવેલ, 1998 #9) શબ્દો સૂચવે છે. ફિગ માં આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે. 5, પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓમાં સુપરઓક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને સિંગલ ઓક્સિજનનો સમાવેશ થાય છે. નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ અને સુપરઓક્સાઇડ સાથે તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામ - પેરોક્સિનાઈટ્રેટ - ને નાઈટ્રોજનના સક્રિય સ્વરૂપો કહેવાની દરખાસ્ત છે. ક્લોરિનના સક્રિય સ્વરૂપને હાઇપોક્લોરાઇટ કહી શકાય, જે ક્લોરાઇડ આયન સાથે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની પ્રતિક્રિયામાં રચાય છે, જે એન્ઝાઇમ માયલોપેરોક્સિડેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે.

આકૃતિ 5.ઓક્સિજન, નાઇટ્રોજન અને ક્લોરિનની પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રજાતિઓ

હાલમાં ઉભરતી પરિભાષામાં, બહુઅસંતૃપ્ત ફેટી એસિડ્સના રેડિકલ અને હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ માટે સ્થાન શોધવું જરૂરી છે, જે લિપિડ્સની સાંકળ ઓક્સિડેશનની ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પ્રતિક્રિયામાં રચાય છે. રાસાયણિક દૃષ્ટિકોણથી, આ એક વિજાતીય જૂથ છે. જ્યારે હાઇડ્રોજન અણુને બહુઅસંતૃપ્ત ફેટી એસિડ પરમાણુમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે એક આલ્કિડ રેડિકલ રચાય છે, જેમાં જોડી વગરનું ઇલેક્ટ્રોન કાર્બન અણુ પર સ્થાનીકૃત થાય છે. આ "કાર્બનના સક્રિય સ્વરૂપ" જેવું છે. પરંતુ ડાયોક્સીજન (મોલેક્યુલર ઓક્સિજન) સાથે આલ્કિલ રેડિકલની વધુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સાથે, ઓક્સિજન પરમાણુ પર સ્થાનીકૃત અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સાથે ડાયોક્સાઇડ રેડિકલ રચાય છે. બંધારણમાં, અને આંશિક રીતે ગુણધર્મોમાં, આવા રેડિકલ સુપરઓક્સાઇડ જેવું લાગે છે, અને તેને ઓક્સિજનના સક્રિય સ્વરૂપ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, જે કેટલાક લેખકો કરે છે. લિપિડ પેરોક્સિડેશન દરમિયાન રચાયેલા અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડના હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડને પણ આ શ્રેણીમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે સામ્યતા દ્વારા સક્રિય સ્વરૂપો તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. પછી લિપિડ્સના અલ્કોક્સિલ રેડિકલ, હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સના એક-ઇલેક્ટ્રોન ઘટાડા દરમિયાન રચાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, Fe2+ આયનો સાથે, પણ આ શ્રેણીમાં આવે છે; હકીકતમાં, આ હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલના હોમોલોગ્સ છે.

ઉપરોક્ત તમામ હોવા છતાં, અમે લિપિડ્સના ચેઇન ઓક્સિડેશનના તમામ સૂચિબદ્ધ ઉત્પાદનો (અને રીએજન્ટ્સ) ને એક શબ્દ હેઠળ જોડવાનો પ્રસ્તાવ કરીએ છીએ: લિપિડ્સના સક્રિય સ્વરૂપો. જીવવિજ્ઞાની અને ડૉક્ટર માટે, તે હજુ પણ વધુ મહત્વનું છે કે કયા ચોક્કસ અણુમાં જોડાણ વગરનું ઇલેક્ટ્રોન નથી, પરંતુ કયો પરમાણુ રાસાયણિક રીતે આક્રમક બને છે, એટલે કે, ફ્રી રેડિકલ અથવા તેના પ્રતિક્રિયાશીલ પૂર્વગામીની વિશેષતાઓ પ્રાપ્ત કરે છે. તેથી, અમે લિપિડ્સના સક્રિય સ્વરૂપો તરીકે એલ્કિલ, અલ્કોક્સી અને ડાયોક્સાઇડ રેડિકલનો સમાવેશ કરીએ છીએ. તેમજ પોલીઅનસેચ્યુરેટેડ ફેટી એસિડના હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ અને ફોસ્ફોલિપિડ્સ, ટ્રાઇગ્લિસેરાઇડ્સ અથવા કોલેસ્ટ્રોલની અનુરૂપ સાંકળો (જુઓ ફિગ. 5).

ગૌણ અને તૃતીય રેડિકલ

પ્રતિક્રિયાશીલ પરમાણુઓ: હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, લિપિડ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ, પેરોક્સિનાઇટ્રેટ, પ્રતિક્રિયાઓમાં રચાય છે, જેમાં મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં એક આમૂલ અને ક્યારેક ડાયોક્સિજન હોય છે, જે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલ પર અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન પણ ધરાવે છે. બદલામાં, આ પરમાણુઓ અને તેમની સાથે હાઈપોક્લોરાઈટ, વેરિયેબલ વેલેન્સના મેટલ આયનોની હાજરીમાં સરળતાથી રેડિકલ બનાવે છે, મુખ્યત્વે દ્વિભાષી આયર્ન આયનો. અમે આવા રેડિકલ્સને ગૌણ કહીશું; આમાં હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ અને લિપિડ રેડિકલનો સમાવેશ થાય છે. ગૌણ રેડિકલ, પ્રાથમિક રાશિઓથી વિપરીત, બિન-એન્જાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓમાં રચાય છે અને, જ્યાં સુધી હાલમાં જાણીતું છે, શારીરિક રીતે ઉપયોગી કાર્યો કરતા નથી. તેનાથી વિપરીત, તેઓ સેલ્યુલર સ્ટ્રક્ચર્સ પર વિનાશક અસર કરે છે અને યોગ્ય રીતે હાનિકારક રેડિકલ કહી શકાય. તે ગૌણ રેડિકલ (અને સામાન્ય રીતે રેડિકલ નહીં) ની રચના છે જે પેથોલોજીકલ પરિસ્થિતિઓના વિકાસ તરફ દોરી જાય છે અને કાર્સિનોજેનેસિસ, એથરોસ્ક્લેરોસિસ, ક્રોનિક સોજા અને ડીજનરેટિવ નર્વસ રોગો (સમીક્ષાઓ જુઓ (ક્રોસ, 1987 #4)(ક્રોસ, 1994 #5) )(ડાર્લી-ઉસ્માર, 1995 #10 (ડાર્લી-ઉસ્માર, 1996 #11)). જો કે, પ્રતિક્રિયાશીલ પરમાણુઓમાં પણ સાયટોટોક્સિક અસર હોય છે, તેમાંથી મુક્ત રેડિકલની રચનાને કારણે જ નહીં, પણ સીધી રીતે પણ, જેમ કે પેરોક્સિનાઇટ્રેટ અને હાઇપોક્લોરાઇટ માટે અને કેટલીક પરિસ્થિતિઓમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ માટે સાબિત થયું છે.

ગૌણ રેડિકલની નુકસાનકારક અસરો સામે રક્ષણ આપવા માટે, શરીર એન્ટીઑકિસડન્ટ તરીકે ઓળખાતા પદાર્થોના મોટા જૂથનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં મુક્ત રેડિકલ સફાઈ કામદારોનો સમાવેશ થાય છે. બાદમાંના ઉદાહરણો આલ્ફા-ટોકોફેરોલ, થાઇરોક્સિન, ઘટાડો ubiquinone (QH2) અને સ્ત્રી સ્ટેરોઇડ હોર્મોન્સ છે. લિપિડ રેડિકલ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને, આ પદાર્થો પોતે એન્ટીઑકિસડન્ટ રેડિકલમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જેને તૃતીય રેડિકલ તરીકે ગણી શકાય (ફિગ. 3 જુઓ).

આ રેડિકલ્સ સાથે, જે આપણા શરીરના કોષો અને પેશીઓમાં સતત વિવિધ માત્રામાં રચાય છે, રેડિકલ કે જે આયનાઇઝિંગ રેડિયેશન, અલ્ટ્રાવાયોલેટ ઇરેડિયેશન અથવા તો લેસર લાઇટ જેવા તીવ્ર દૃશ્યમાન પ્રકાશ સાથેના પ્રકાશ જેવા પ્રભાવ હેઠળ દેખાય છે. વિનાશક અસર. આવા રેડિકલને વિદેશી કહી શકાય. આમાં વિદેશી સંયોજનો અને ઝેનોબાયોટિક્સમાંથી બનેલા રેડિકલનો પણ સમાવેશ થાય છે જે શરીરમાં પ્રવેશ કરે છે, જેમાંથી ઘણા આ સંયોજનોના ચયાપચય દરમિયાન રચાયેલા મુક્ત રેડિકલને કારણે ચોક્કસ રીતે ઝેરી અસર કરે છે (ફિગ. 3).

મુક્ત રેડિકલ અને તેઓ જે પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે તેનો અભ્યાસ કેવી રીતે થાય છે?

રેડિકલ સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા માટેની મૂળભૂત પદ્ધતિઓ

કોઈ ચોક્કસ પ્રક્રિયામાં મુક્ત રેડિકલની ભાગીદારી, પછી તે ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા હોય અથવા શરીરમાં પેથોલોજીકલ સ્થિતિનો વિકાસ હોય, પ્રત્યક્ષ અને પરોક્ષ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરી શકાય છે (, પૃષ્ઠ 19-32). મુક્ત રેડિકલનો અભ્યાસ કરવા માટેની "સૌથી સીધી" પદ્ધતિ એ ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (ઇપીઆર) પદ્ધતિ છે. EPR સિગ્નલો (સ્પેક્ટ્રા) ની હાજરી, કંપનવિસ્તાર અને આકાર દ્વારા, વ્યક્તિ નમૂનામાં જોડાણ વગરના ઇલેક્ટ્રોનના અસ્તિત્વનો નિર્ણય કરી શકે છે, તેમની સાંદ્રતા નક્કી કરી શકે છે અને કેટલીકવાર આ અજોડ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા રેડિકલનું રાસાયણિક માળખું શું છે તે શોધી શકે છે. રેડિકલનો અભ્યાસ કરવા માટેની સીધી પદ્ધતિઓમાં કેમિલ્યુમિનેસેન્સ (CL) પદ્ધતિનો પણ સમાવેશ થાય છે. જ્યારે રેડિકલ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે ઘણી બધી ઊર્જા મુક્ત થાય છે, જે કેટલાક કિસ્સાઓમાં ફોટોન (પ્રકાશ ક્વોન્ટા) ના સ્વરૂપમાં ઉત્સર્જિત થાય છે. આવા લ્યુમિનેસેન્સ (CL) ની તીવ્રતા એ પ્રતિક્રિયાના દરના પ્રમાણસર છે જેમાં રેડિકલ ભાગ લે છે અને પરિણામે, તેમની સાંદ્રતામાં.

પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવાની મુખ્ય પરોક્ષ પદ્ધતિઓ જેમાં રેડિકલ ભાગ લે છે તે અંતિમ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા તેમજ અવરોધકોનો ઉપયોગ નક્કી કરે છે. ચાલો આ પદ્ધતિઓ પર નજીકથી નજર કરીએ.

અવરોધક પરીક્ષા

રેડિકલ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે અને પરંપરાગત રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને તેનો અભ્યાસ કરી શકાતો નથી: ક્રોમેટોગ્રાફી અથવા સેન્ટ્રીફ્યુગેશન જેવી પ્રમાણભૂત પ્રક્રિયાઓ સંપૂર્ણપણે નકામી છે. બાયોકેમિકલ પૃથ્થકરણો શક્ય બનાવે છે, જો કે, પ્રતિક્રિયાઓના અંતિમ ઉત્પાદનો કે જેમાં રેડિકલ્સ ભાગ લેવાના છે તે નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે, પરંતુ પ્રશ્ન હંમેશા રહે છે કે શું રેડિકલ ખરેખર પ્રક્રિયામાં ભાગ લીધો હતો અને કયા. આવા પ્રશ્નોના નિરાકરણમાં કહેવાતા અવરોધક વિશ્લેષણ મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

ઉત્કૃષ્ટ ઉદાહરણ એન્ઝાઇમ સુપરઓક્સાઇડ ડિસમ્યુટેઝ (એસઓડી) નો ઉપયોગ છે. આ એન્ઝાઇમ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને મોલેક્યુલર ઓક્સિજન બનાવવા માટે બે સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલની પ્રતિક્રિયા (વિઘટન)ને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. જો SOD નો ઉમેરો અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયાને અવરોધે છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલ તેની ઘટના માટે જરૂરી છે અને તે નક્કી કરવાનું બાકી છે કે આ રેડિકલ કઈ પ્રતિક્રિયામાં સામેલ છે.

તે અતિશયોક્તિ વિના કહી શકાય કે આપણા કોષો, અવયવો અને પેશીઓના જીવન અને મૃત્યુમાં મુક્ત રેડિકલની ભૂમિકાના અભ્યાસમાં આધુનિક પ્રગતિ મોટાભાગે એન્ઝાઇમ સુપરઓક્સાઇડ ડિસમ્યુટેઝ (એસઓડી) ની શોધને કારણે છે, જે આઇ. ફ્રિડોવિચ દ્વારા બનાવવામાં આવી હતી. અને મેકકોર્ડ લગભગ એક સદીના એક ક્વાર્ટર પહેલા. આ એન્ઝાઇમ, જેમ કે પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે, પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે:
.OO- + .OO- + 2H+ => O2 + H2O

અન્ય એન્ઝાઇમની હાજરીમાં, કેટાલેઝ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ઓક્સિજન અને પાણી બનાવવા માટે વિઘટિત થાય છે: H2O2 => O2 + H2O

SOD ની શોધે બાયોકેમિસ્ટ્સના મગજમાં ક્રાંતિ લાવી: કારણ કે ત્યાં એક એન્ઝાઇમ છે જે મુક્ત રેડિકલને દૂર કરે છે, ખાસ કરીને જીવંત કોષો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે (અને તે બહાર આવ્યું છે, જીવંત પ્રકૃતિમાં અત્યંત વ્યાપક છે), તે સ્પષ્ટ છે કે રેડિકલ પોતે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને કેટલાક કારણોસર તેઓ જરૂરી છે કાઢી નાખવા જોઈએ. આ પહેલાં, થોડા બાયોકેમિસ્ટ્સને સમજાયું કે માત્ર "વાસ્તવિક" અણુઓ જ નહીં, પણ મુક્ત રેડિકલ પણ જીવંત જીવોના ચયાપચયમાં ભાગ લે છે. પછી એસઓડી અને કેટાલેઝનો વ્યાપકપણે તમામ અભ્યાસોમાં ઉપયોગ થવા લાગ્યો જે ચોક્કસ પ્રક્રિયામાં સુપરઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની ભૂમિકાનો અભ્યાસ કરે છે, પછી તે વ્યક્તિગત બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા હોય અથવા પ્રયોગશાળા પ્રાણીઓ અથવા મનુષ્યોમાં રોગનો વિકાસ હોય. જો, ઉદાહરણ તરીકે, એસઓડીનો ઉમેરો અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયાને તીવ્રપણે અવરોધે છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે તેની ઘટના માટે સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલ જરૂરી છે, અને હવે તે ફક્ત તે શોધવાનું બાકી છે કે આ રેડિકલ કઈ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં સામેલ છે. જો પ્રક્રિયા કેટાલેઝ દ્વારા અટકાવવામાં આવે છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે આ એન્ઝાઇમ દ્વારા વિઘટિત હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સામેલ છે.

સમાન સિદ્ધાંત અન્ય અવરોધકોના ઉપયોગ માટે લાગુ પડે છે. તેથી, લિપિડ રેડિકલની ભૂમિકાને સ્પષ્ટ કરવા માટે, ચરબીમાં દ્રાવ્ય રેડિકલ "ટ્રેપ્સ" નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં કેરોટીનોઇડ્સ અને ટોકોફેરોલ્સ (વિટામિન ઇ) નો સમાવેશ થાય છે. આ પદાર્થો, L· અથવા LOO· રેડિકલ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતા, ઓક્સિડેશન સાંકળો તોડે છે અને લિપિડ પેરોક્સિડેશનને અટકાવે છે. સ્ટીરોઈડ હોર્મોન્સ અને થાઈરોક્સિન સમાન ગુણધર્મ ધરાવે છે. આ પદાર્થોની એન્ટીઑકિસડન્ટ અસર કેમિલ્યુમિનેસિસના ગતિશાસ્ત્ર પર તેમની અસરમાં પણ પ્રગટ થાય છે (જુઓ, ઉદાહરણ તરીકે, ફિગ. 3, બી). કૃત્રિમ રેડિકલ સ્કેવેન્જર, ડી-ટેર્ટ-બ્યુટીલહાઇડ્રોક્સિટોલ્યુએન (આયનોલ), પણ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

અન્ય આમૂલ ફાંસો ચોક્કસ નથી, પરંતુ કેટલીકવાર તેનો ઉપયોગ પણ થાય છે. આમ, પાણીમાં દ્રાવ્ય રેડિકલ અસરકારક રીતે એસ્કોર્બિક અથવા યુરિક એસિડ દ્વારા "રોકવામાં" આવે છે. હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ (HO·), મેનિટોલ અથવા બેન્ઝોઇક એસિડ અને કેટલીકવાર ઇથેનોલનો ઉપયોગ "સ્કેવેન્જ" કરવા માટે થાય છે. લિપિડની સાંકળ ઓક્સિડેશનની પ્રતિક્રિયાઓની કોઈપણ પ્રક્રિયામાં ભાગીદારી નક્કી કરવા માટે (નીચે જુઓ), લિપિડ રેડિકલના ચરબી-દ્રાવ્ય "ફાંસો" નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે ઓક્સિડેશન સાંકળ તરફ દોરી જાય છે. આ ટ્રેપ્સમાં ટોકોફેરોલ (વિટામિન E) અને કેટલાક કૃત્રિમ સંયોજનો, જેમ કે ટર્ટ-બ્યુટિલેટેડ હાઇડ્રોક્સીટોલ્યુએન (આયનોલ)નો સમાવેશ થાય છે. પાણીમાં દ્રાવ્ય રેડિકલ અસરકારક રીતે એસ્કોર્બિક અથવા યુરિક એસિડ દ્વારા "રોકવામાં" આવે છે. મન્નિટોલ અથવા બેન્ઝોઇક એસિડ, અને કેટલીકવાર ઇથેનોલનો ઉપયોગ હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ (HO·)ને "સ્કેવેન્જ" કરવા માટે થાય છે. તેમ છતાં, એવું કહેવું આવશ્યક છે કે ફાંસો હંમેશા ચોક્કસ હોતી નથી: તેમાંના ઘણા માત્ર રેડિકલ સાથે જ નહીં, પણ એકદમ સક્રિય પરમાણુઓ સાથે પણ પ્રતિક્રિયા આપે છે.

ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ પદ્ધતિ

તેમ છતાં મુક્ત આમૂલ પ્રતિક્રિયાઓના પરમાણુ ઉત્પાદનોના અભ્યાસ અને અવરોધક વિશ્લેષણ પર આધારિત અભ્યાસના ફાયદા શંકાની બહાર છે, અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયા દરમિયાન મુક્ત આમૂલ પ્રતિક્રિયાઓની સીધી તપાસ અને તેમની સાંદ્રતામાં થતા ફેરફારોના સીધા અભ્યાસની શક્યતાને અવગણવી જોઈએ નહીં. . આજે, રેડિકલ શોધવા માટે બે સીધી પદ્ધતિઓ છે: ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (ઇપીઆર) અને કેમિલ્યુમિનેસેન્સ (સીએલ).

આકૃતિ 6. જીવંત કોષોમાં રચાયેલા કેટલાક રેડિકલના EPR સંકેતો.

આકૃતિ 7. ફ્લો સેલમાં રેડિકલનું માપન

ESR પદ્ધતિ સેમિક્વિનોન રેડિકલનો તદ્દન વિશ્વસનીય રીતે અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, ખાસ કરીને, યુબિક્વિનોલ અને ટોકોફેરોલ રેડિકલ (ફિગ. 6 માં સ્પેક્ટ્રા જુઓ). પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ અને લિપિડ્સના રેડિકલ સામાન્ય રીતે સીધી રીતે જોવા મળતા નથી. માત્ર બે ઉકેલોને તેમના સતત પ્રવાહ સાથે ઝડપી મિશ્રણ કરવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને (જુઓ. ફિગ. 7), Ce4+ અને Fe2+ આયનો દ્વારા લિનોલીક એસિડ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડના વિઘટન દરમિયાન રચાયેલા લિપિડ રેડિકલના EPR સિગ્નલોનું અવલોકન કરવું શક્ય હતું, જો કે તે નબળા હતા. રીએજન્ટના પ્રચંડ વપરાશ છતાં (ઓસિપોવ, 1980 #594). EPR દ્વારા જૈવિક પ્રણાલીઓમાં પ્રત્યક્ષ રીતે ઓક્સિજન અથવા લિપિડ રેડિકલ શોધવાનો પ્રયાસ નિષ્ફળ ગયો છે કારણ કે મોટાભાગના રેડિકલની સ્થિર-સ્થિતિ સાંદ્રતા, જેમ કે ઓક્સિજન અથવા લિપિડ રેડિકલ, જૈવિક પ્રણાલીઓમાં ખૂબ ઓછી છે. જોકે, સ્પિન ટ્રેપ પદ્ધતિના વિકાસ પછી સફળતા મળી.

સ્પિન ફાંસો

EPR પદ્ધતિના તમામ ફાયદાઓ હોવા છતાં, તેની સંવેદનશીલતા ઘણીવાર મુક્ત રેડિકલને શોધવા માટે અપૂરતી હોય છે, જે દરમિયાન, અભ્યાસ હેઠળના નમૂનામાં જ રચના થતી નથી, પરંતુ તેમાં થતી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓમાં પણ ભાગ લે છે. આખી સમસ્યા રેડિકલની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ છે. જૈવિક પ્રણાલીઓમાં, પટલમાં ઓક્સિજન રેડિકલ અથવા લિપિડ રેડિકલના નિર્માણનો દર એટલો ઊંચો નથી, પરંતુ આ રેડિકલના અદ્રશ્ય થવાના દરો ખૂબ ઊંચા છે; તેથી, કોઈપણ સમયે રેડિકલની સાંદ્રતા (કહેવાતા સ્થિર સાંદ્રતા) ઘણીવાર એટલી ઓછી હોય છે કે તે EPR દ્વારા શોધી શકાતી નથી. રેડિકલ જેટલું વધુ સક્રિય, તેની સ્થિર સાંદ્રતા ઓછી અને EPR દ્વારા તે "જોવા"ની શક્યતા ઓછી છે. બહાર નીકળવાનો રસ્તો એ છે કે સક્રિય રેડિકલ નિષ્ક્રિય, સ્થિરમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે EPR નો ઉપયોગ કરીને શોધી કાઢવામાં આવે છે. આ હેતુ માટે, અભ્યાસ કરવામાં આવતા નમૂનામાં સ્પિન ટ્રેપ તરીકે ઓળખાતા વિશેષ પદાર્થો ઉમેરવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, સેલ સસ્પેન્શન, ટીશ્યુ હોમોજેનેટ અથવા સોલ્યુશન જ્યાં મુક્ત રેડિકલને સમાવિષ્ટ પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે) (જોકે તેઓ "પકડતા" છે, અલબત્ત, સ્પિન નથી, પરંતુ રેડિકલ). ઉદાહરણ તરીકે, HO સાથે હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલને "સ્કેવેન્જ" કરવા. ફેનિલબ્યુટિલનિટ્રોન (PBN) નો ઉપયોગ થાય છે.

આકૃતિ 8.ફેનિલબ્યુટિલનિટ્રોન (PBN)

જ્યારે ટ્રેપ રેડિકલ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે રેડિકલ નવા, સ્થિર રેડિકલની રચના સાથે જાળમાં જોડાય છે, જેને "સ્પિન એડક્ટ" કહેવાય છે (અંગ્રેજી શબ્દ એડ - એડ, ફોલ્ડમાંથી). વિવિધ રેડિકલના સ્પિન એડક્ટ્સના EPR સિગ્નલો આકારમાં સહેજ અલગ હોય છે. આ અભ્યાસ હેઠળની સિસ્ટમમાં રચાયેલા રેડિકલને ઓળખવાનું શક્ય બનાવે છે. આકૃતિ 8, ડાબી બાજુએ, OH રેડિકલ સાથે FBN ના સ્પિન એડક્ટનું EPR સિગ્નલ બતાવે છે, જે ડાયવેલેન્ટ આયર્ન આયનો દ્વારા હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટન દરમિયાન રચાય છે, અને જમણી બાજુએ, હાજરીમાં રચાયેલ સમાન એડક્ટનું EPR સિગ્નલ દર્શાવે છે. ડાયવેલેન્ટ આયર્ન આયનો સાથે હાઇપોક્લોરાઇટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન FBN નું.

આકૃતિ 9. PBN ટ્રેપ દ્વારા હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલને પકડવાના પરિણામે રચાયેલા સ્પિન એડક્ટ્સના EPR સંકેતો.

અન્ય રેડિકલ (કહો, સુપરઓક્સાઇડ) મેળવવા માટે, અન્ય ફાંસોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કારણ કે સ્પિન ટ્રેપ મુક્ત રેડિકલને "ઇન્ટરસેપ્ટ" કરે છે, તે આ રેડિકલ દ્વારા થતી પ્રક્રિયાને ધીમી (અવરોધ) કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, તે રેડિકલ દ્વારા જીવંત કોષોને નુકસાન ઘટાડે છે. HE આમ, સ્પિન ટ્રેપનો ઉપયોગ બે હેતુઓ માટે થાય છે: કયા રેડિકલની રચના થાય છે અને કોષમાં કઈ પ્રક્રિયાઓ થાય છે તે શોધવા માટે.

કેમિલ્યુમિનેસેન્સ પદ્ધતિ

રેડિકલને સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા માટેની અસરકારક પદ્ધતિ એ કેમિલ્યુમિનેસેન્સ (CL) પદ્ધતિ છે. તે હકીકત પર આધારિત છે કે જ્યારે રેડિકલ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે ઘણી બધી ઊર્જા મુક્ત થાય છે, જે ફોટોન (પ્રકાશ ક્વોન્ટા) ના સ્વરૂપમાં ઉત્સર્જિત થઈ શકે છે. આવા લ્યુમિનેસેન્સ (CL) ની તીવ્રતા એ પ્રતિક્રિયાના દરના પ્રમાણસર છે જેમાં રેડિકલ ભાગ લે છે અને તેથી, અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયા દરમિયાન તેમની સાંદ્રતામાં ફેરફાર દર્શાવે છે. "જૈવિક પ્રણાલીઓમાં આંતરિક રસાયણશાસ્ત્ર ("અતિ-નબળા ગ્લો") વ્યાખ્યાનમાં આની વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે.

પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્રનો અભ્યાસ

મુક્ત રેડિકલ સાથે સંકળાયેલી પ્રતિક્રિયાઓ, ખાસ કરીને સાંકળ ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓ, અત્યંત જટિલ હોય છે અને તે સંખ્યાબંધ ક્રમિક તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓની પદ્ધતિના અભ્યાસમાં, પ્રક્રિયાઓના ગતિશાસ્ત્રના અભ્યાસ દ્વારા મુખ્ય ભૂમિકા ભજવવામાં આવી હતી; આ કિસ્સામાં, કેમિલ્યુમિનેસેન્સ ગતિશાસ્ત્રનું માપન વ્યક્તિને રેડિકલની સાંદ્રતામાં સમય જતાં ફેરફારને સીધી રીતે જોવાની મંજૂરી આપે છે, ઉદાહરણ તરીકે, લિપિડ રેડિકલ. કેમિલ્યુમિનેસેન્સના સમાંતર માપન, ફેરસ આયનોનું ઓક્સિડેશન અને મિટોકોન્ડ્રિયા અને ફોસ્ફોલિપિડ વેસિકલ્સ (લિપોસોમ્સ) ના સસ્પેન્શનમાં પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના સંચયથી લિપિડ્સના મુક્ત રેડિકલ ચેઇન ઓક્સિડેશનની મુખ્ય પ્રતિક્રિયાઓના દર સ્થિરાંકોને પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવાનું શક્ય બન્યું, જેમ કે ચર્ચા કરવામાં આવશે. વધુ વિગત પછી.

રાસાયણિક વિજ્ઞાનના વિકાસ અને મોટી સંખ્યામાં નવા રાસાયણિક સંયોજનોના ઉદભવ સાથે, વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો માટે સમજી શકાય તેવી નામકરણ પદ્ધતિના વિકાસ અને અપનાવવાની જરૂરિયાત વધુને વધુ વધી છે, એટલે કે. . નીચે અમે કાર્બનિક સંયોજનોના મુખ્ય નામકરણોની ઝાંખી આપીએ છીએ.

તુચ્છ નામકરણ

કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રના વિકાસની ઉત્પત્તિમાં, નવા સંયોજનોને આભારી હતા તુચ્છનામો, એટલે કે નામો કે જે ઐતિહાસિક રીતે વિકસિત થયા છે અને ઘણીવાર તેમને મેળવવાની પદ્ધતિ, દેખાવ અને સ્વાદ વગેરે સાથે સંકળાયેલા હોય છે. કાર્બનિક સંયોજનોના આ નામકરણને તુચ્છ કહેવામાં આવે છે. નીચે આપેલ કોષ્ટક કેટલાક સંયોજનો દર્શાવે છે જેણે આજ સુધી તેમના નામ જાળવી રાખ્યા છે.

તર્કસંગત નામકરણ

કાર્બનિક સંયોજનોની સૂચિના વિસ્તરણ સાથે, કાર્બનિક સંયોજનોના તર્કસંગત નામકરણના આધારે તેમના નામોને સૌથી સરળ કાર્બનિક સંયોજનના નામ સાથે જોડવાની જરૂરિયાત ઊભી થઈ. ઉદાહરણ તરીકે:

જો કે, વધુ જટિલ કાર્બનિક સંયોજનોને આ રીતે નામ આપી શકાતું નથી. આ કિસ્સામાં, સંયોજનોનું નામ IUPAC પદ્ધતિસરના નામકરણના નિયમો અનુસાર હોવું જોઈએ.

IUPAC પદ્ધતિસરનું નામકરણ

IUPAC - ઈન્ટરનેશનલ યુનિયન ઓફ પ્યોર એન્ડ એપ્લાઈડ કેમેસ્ટ્રી.

આ કિસ્સામાં, સંયોજનોનું નામકરણ કરતી વખતે, વ્યક્તિએ પરમાણુ અને માળખાકીય તત્વોમાં કાર્બન અણુઓનું સ્થાન ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ. કાર્બનિક સંયોજનો માટે અવેજી નામકરણનો સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે, એટલે કે. પરમાણુનો મૂળભૂત આધાર પ્રકાશિત થાય છે, જેમાં હાઇડ્રોજન અણુઓને કોઈપણ માળખાકીય એકમો અથવા અણુઓ દ્વારા બદલવામાં આવે છે.

તમે સંયોજનોના નામ બનાવવાનું શરૂ કરો તે પહેલાં, અમે તમને નામો શીખવાની સલાહ આપીએ છીએ સંખ્યાત્મક ઉપસર્ગ, મૂળ અને પ્રત્યયમાં વપરાયેલ IUPAC નામકરણ.

અને કાર્યાત્મક જૂથોના નામ પણ:

સંખ્યાઓનો ઉપયોગ બહુવિધ બોન્ડ અને કાર્યાત્મક જૂથોની સંખ્યા દર્શાવવા માટે થાય છે:

સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ:

અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ:

સુગંધિત હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ:

IUPAC નામકરણ અનુસાર કાર્બનિક સંયોજનનું નામ બનાવવા માટેના નિયમો:

1. પરમાણુની મુખ્ય સાંકળ પસંદ કરો

હાજર રહેલા તમામ કાર્યાત્મક જૂથો અને તેમની પ્રાધાન્યતા ઓળખો

બહુવિધ બોન્ડની હાજરી નક્કી કરો

1. મુખ્ય સાંકળને ક્રમાંક આપો, અને નંબરિંગ સૌથી વધુ જૂથની સૌથી નજીકની સાંકળના અંતથી શરૂ થવું જોઈએ. જો આવી ઘણી શક્યતાઓ અસ્તિત્વમાં હોય, તો સાંકળને ક્રમાંકિત કરવામાં આવે છે જેથી કાં તો બહુવિધ બોન્ડ અથવા પરમાણુમાં હાજર અન્ય અવેજીકરણ ન્યૂનતમ સંખ્યા પ્રાપ્ત કરે.

કાર્બોસાયકલિકસંયોજનો સૌથી વધુ લાક્ષણિકતા જૂથ સાથે સંકળાયેલા કાર્બન અણુથી શરૂ કરીને ક્રમાંકિત છે. જો ત્યાં બે અથવા વધુ અવેજીઓ હોય, તો તેઓ સાંકળને નંબર આપવાનો પ્રયાસ કરે છે જેથી અવેજીમાં ન્યૂનતમ સંખ્યાઓ હોય.

1. કનેક્શન માટે નામ બનાવો:

— શબ્દનું મૂળ રચતા સંયોજનના નામનો આધાર નક્કી કરો, જે મુખ્ય સાંકળ જેટલા જ અણુઓ સાથે સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન સૂચવે છે.

— નામના આધાર પછી એક પ્રત્યય છે જે સંતૃપ્તિની ડિગ્રી અને બહુવિધ બોન્ડની સંખ્યા દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, - tetraene, - diene. બહુવિધ જોડાણોની ગેરહાજરીમાં, પ્રત્યયનો ઉપયોગ કરો - sk

- પછી, પ્રત્યયમાં પોતાનું નામ પણ ઉમેરવામાં આવે છે વરિષ્ઠ કાર્યકારી જૂથ.

- આ પછી મૂળાક્ષરોના ક્રમમાં અવેજીની સૂચિ દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે, જે અરબી અંકોમાં તેમનું સ્થાન દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, - 5-આઇસોબ્યુટીલ, - 3-ફ્લોરો. જો ત્યાં ઘણા સમાન અવેજીઓ હોય, તો તેમની સંખ્યા અને સ્થિતિ સૂચવવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, 2,5 - ડિબ્રોમો-, 1,4,8-ટ્રાઇમેથાઈલ-.

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે સંખ્યાઓને શબ્દોથી હાઇફન દ્વારા અને એકબીજા વચ્ચે અલ્પવિરામ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે.

તરીકે ઉદાહરણ ચાલો નીચેના જોડાણને નામ આપીએ:

1. પસંદ કરો મુખ્ય સર્કિટ, જેમાં આવશ્યકપણે સમાવેશ થાય છે વરિષ્ઠ જૂથ- COUN.

અન્યની વ્યાખ્યા કરવી કાર્યાત્મક જૂથો:- OH, - Cl, - SH, - NH 2.

બહુવિધ જોડાણોના.

2. મુખ્ય સર્કિટને નંબર આપો, જૂના જૂથ સાથે શરૂ.

3. મુખ્ય સાંકળમાં અણુઓની સંખ્યા 12 છે. નામનો આધાર

10-amino-6-hydroxy-7-chloro-9-sulfanyl-methyl ester of dodecanoic acid.

10-amino-6-hydroxy-7-chloro-9-sulfanyl-methyl dodecanoate

ઓપ્ટિકલ આઇસોમરનું નામકરણ

1. સંયોજનોના કેટલાક વર્ગોમાં, જેમ કે એલ્ડીહાઇડ્સ, હાઇડ્રોક્સી અને એમિનો એસિડ, તેનો ઉપયોગ અવેજીની સંબંધિત સ્થિતિ દર્શાવવા માટે થાય છે. ડી, એલ- નામકરણ.પત્ર ડીડેક્સ્ટ્રોરોટેટરી આઇસોમરનું રૂપરેખાંકન સૂચવો, એલ- ડાબા હાથે.

મૂળમાં ડી, એલ- કાર્બનિક સંયોજનોના નામકરણ ફિશર પ્રક્ષેપણ પર આધારિત છે:

• α-એમિનો એસિડ અને α-હાઈડ્રોક્સી એસિડ"ઓક્સીસીડ કી" ને અલગ કરો, એટલે કે. તેમના પ્રક્ષેપણ સૂત્રોના ઉપરના ભાગો. જો હાઇડ્રોક્સિલ (એમિનો) જૂથ જમણી બાજુએ સ્થિત છે, તો તે છે ડી- આઇસોમર, ડાબે એલ- આઇસોમર.

ઉદાહરણ તરીકે, નીચે બતાવેલ ટાર્ટરિક એસિડ ધરાવે છે ડી- ઓક્સીસીડ કી અનુસાર રૂપરેખાંકન:

• આઇસોમર રૂપરેખાંકનો નક્કી કરવા માટે ખાંડ"ગ્લિસરોલ કી" ને અલગ કરો, એટલે કે. ખાંડના પ્રક્ષેપણ સૂત્રના નીચલા ભાગો (નીચલા અસમપ્રમાણ કાર્બન અણુ) ને ગ્લિસેરાલ્ડીહાઇડના પ્રક્ષેપણ સૂત્રના નીચલા ભાગ સાથે સરખાવો.

સુગર રૂપરેખાંકન હોદ્દો અને પરિભ્રમણની દિશા ગ્લિસેરાલ્ડીહાઇડ જેવી જ છે, એટલે કે. ડી- રૂપરેખાંકન જમણી બાજુએ સ્થિત હાઇડ્રોક્સિલ જૂથના સ્થાનને અનુરૂપ છે, એલ– રૂપરેખાંકનો – ડાબી બાજુએ.

ઉદાહરણ તરીકે, નીચે ડી-ગ્લુકોઝ છે.

2) R-, S-નામીકરણ (કાહ્ન, ઇન્ગોલ્ડ અને પ્રીલોગ નામકરણ)

આ કિસ્સામાં, અસમપ્રમાણ કાર્બન અણુ પરના અવેજીઓ વરિષ્ઠતાના ક્રમમાં ગોઠવાયેલા છે. ઓપ્ટિકલ આઇસોમર્સ પાસે હોદ્દો છે આરઅને એસ, અને રેસમેટ છે આર.એસ..

અનુસાર કનેક્શન રૂપરેખાંકનનું વર્ણન કરવા માટે R,S-નામીકરણનીચે પ્રમાણે આગળ વધો:

1. અસમપ્રમાણ કાર્બન અણુ પરના તમામ અવેજીઓ નક્કી કરવામાં આવે છે.
2. અવેજીની વરિષ્ઠતા નક્કી કરવામાં આવે છે, એટલે કે. તેમના અણુ સમૂહની તુલના કરો. અગ્રતા શ્રેણી નક્કી કરવાના નિયમો ભૌમિતિક આઇસોમર્સના E/Z નામકરણનો ઉપયોગ કરતી વખતે સમાન છે.
3. અવેજીમાં અવકાશમાં લક્ષી હોય છે જેથી સૌથી નીચો અવેજ (સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન) નિરીક્ષકથી સૌથી દૂરના ખૂણામાં સ્થિત હોય.
4. રૂપરેખાંકન બાકીના અવેજીઓના સ્થાન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જો વરિષ્ઠથી મધ્યમ અને પછી જુનિયર ડેપ્યુટી સુધીની હિલચાલ (એટલે ​​​​કે વરિષ્ઠતાના ઘટતા ક્રમમાં) ઘડિયાળની દિશામાં કરવામાં આવે છે, તો આ એક R રૂપરેખાંકન છે, કાઉન્ટરક્લોકવાઇઝ એક S-રૂપરેખાંકન છે.

નીચેનું કોષ્ટક વરિષ્ઠતાના ચડતા ક્રમમાં ગોઠવાયેલા ડેપ્યુટીઓની સૂચિ દર્શાવે છે:

વ્યાખ્યાન નં. 1

જોડાણો

1. માળખાકીય આઇસોમેરિઝમ.

વ્યાખ્યાન નં. 1

ઓર્ગેનિકનું વર્ગીકરણ અને નામકરણ
જોડાણો

1. કાર્બનિક સંયોજનોનું વર્ગીકરણ.
2. કાર્બનિક સંયોજનોનું નામકરણ.
3. માળખાકીય આઇસોમેરિઝમ.

1. કાર્બનિક સંયોજનોનું વર્ગીકરણ.

કાર્બનિક સંયોજનોને બે મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: માળખું
કાર્બન હાડપિંજર અને કાર્યાત્મક જૂથો.

કાર્બન હાડપિંજરની રચનાના આધારે, એસાયક્લિક, કાર્બોસાયક્લિક અને
હેટરોસાયકલિક સંયોજનો.

એસાયક્લિક સંયોજનો- કાર્બન અણુઓની ખુલ્લી સાંકળ ધરાવે છે.

કાર્બોસાયકલિક સંયોજનો- કાર્બનની બંધ સાંકળ ધરાવે છે
અણુઓ અને એલિસાયકલિક અને સુગંધિત વિભાજિત થાય છે. TO એલિસાયક્લિકસિવાયના તમામ કાર્બોસાયકલિક સંયોજનોનો સમાવેશ થાય છે
સુગંધિત સુગંધિતસંયોજનોમાં સાયક્લોહેક્સેટ્રીન હોય છે
ટુકડો (બેન્ઝીન રીંગ).

હેટરોસાયકલિક સંયોજનો — કાર્બન અણુઓ સાથે, એક ધરાવતા ચક્ર ધરાવે છે
અથવા કેટલાક હેટરોએટોમ્સ.

કાર્યાત્મક જૂથોની પ્રકૃતિ દ્વારા, કાર્બનિક
જોડાણો વિભાજિત કરવામાં આવે છે વર્ગો .

કોષ્ટક 1. કાર્બનિકના મુખ્ય વર્ગો
જોડાણો

2. કાર્બનિક નામકરણ
જોડાણો

હાલમાં, તે સામાન્ય રીતે કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં સ્વીકારવામાં આવે છે વ્યવસ્થિત નામકરણ, વિકસિત ઇન્ટરનેશનલ યુનિયન ઓફ પ્યોર એન્ડ એપ્લાઇડ કેમિસ્ટ્રી
(IUPAC). તેની સાથે, સાચવેલ
ઉપયોગ કરવામાં આવે છે તુચ્છઅને તર્કસંગતનામકરણ

તુચ્છ નામકરણ સમાવે છે
ઐતિહાસિક રીતે સ્થાપિત નામોમાંથી જે રચના અને બંધારણને પ્રતિબિંબિત કરતા નથી
પદાર્થો તેઓ રેન્ડમ છે અને પદાર્થના કુદરતી સ્ત્રોતને પ્રતિબિંબિત કરે છે
(લેક્ટિક એસિડ, યુરિયા, કેફીન), લાક્ષણિક ગુણધર્મો (ગ્લિસરીન, વિસ્ફોટક
એસિડ), તૈયારીની પદ્ધતિ (પાયરુવિક એસિડ, સલ્ફ્યુરિક એસ્ટર), નામ
શોધક (મિચલર્સ કેટોન, ચિચીબેબિન હાઇડ્રોકાર્બન), એપ્લિકેશનનો વિસ્તાર
(એસ્કોર્બિક એસિડ). તુચ્છ નામોનો ફાયદો એ છે કે તેઓ
સંક્ષિપ્તતા, તેથી તેમાંથી કેટલાકનો ઉપયોગ નિયમો દ્વારા માન્ય છે
IUPAC.

વ્યવસ્થિત નામકરણ વૈજ્ઞાનિક છે અને રચના, રાસાયણિક અને અવકાશી માળખું પ્રતિબિંબિત કરે છે
જોડાણો સંયોજનનું નામ સંયોજન શબ્દ, સંયોજનનો ઉપયોગ કરીને વ્યક્ત કરવામાં આવે છે
જેના ભાગો પદાર્થના પરમાણુની રચનાના અમુક ઘટકોને પ્રતિબિંબિત કરે છે. IN
IUPAC નામકરણ નિયમો સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે બદલી
નામકરણ, જે મુજબ સંયોજનોના પરમાણુઓ તરીકે ગણવામાં આવે છે
હાઇડ્રોકાર્બનના ડેરિવેટિવ્ઝ જેમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુ અન્ય અણુઓ દ્વારા બદલવામાં આવે છે અથવા
અણુઓના જૂથો. સંયોજન પરમાણુમાં નામ બનાવતી વખતે, નીચેનાને અલગ પાડવામાં આવે છે:
માળખાકીય તત્વો.

પેરેંટલ માળખું- મુખ્ય સર્કિટ
કાર્બો- અને હેટરોસાયકલમાં કાર્બન સાંકળ અથવા ચક્રીય માળખું.

હાઇડ્રોકાર્બન રેડિકલ- બાકી
ફ્રી વેલેન્સ સાથે હાઇડ્રોકાર્બનનું ફોર્મ્યુલા હોદ્દો (કોષ્ટક જુઓ
2).

લાક્ષણિકતા જૂથ –
પેરેન્ટ સ્ટ્રક્ચર સાથે સંકળાયેલ અથવા તેમાં સમાવિષ્ટ કાર્યાત્મક જૂથ
રચના (કોષ્ટક 3 જુઓ).

ક્રમિક રીતે નામનું સંકલન કરતી વખતે
નીચેના નિયમોનું પાલન કરો.

1. ઉચ્ચતમ લાક્ષણિકતા નક્કી કરો
   જૂથ કરો અને પ્રત્યયમાં તેનું હોદ્દો સૂચવો (કોષ્ટક 3 જુઓ).
2. દ્વારા પિતૃ માળખું નક્કી કરો
   અગ્રતાના ઉતરતા ક્રમમાં નીચેના માપદંડો: a) સર્વોચ્ચ સમાવે છે
   લાક્ષણિક જૂથ; b) મહત્તમ સંખ્યામાં લાક્ષણિકતા ધરાવે છે
   જૂથો; c) બહુવિધ બોન્ડ્સની મહત્તમ સંખ્યા ધરાવે છે; ડી) મહત્તમ છે
   લંબાઈ મૂળ રચના નામના મૂળમાં અનુસાર દર્શાવેલ છે
   સાંકળ લંબાઈ અથવા ચક્ર કદ: C 1 – “મેથ”, C 2 – “eth”, C 3 – “prop”, C 4 – “but”, C 5 અને આગળ - ગ્રીક અંકોના મૂળ.
3. સંતૃપ્તિની ડિગ્રી નક્કી કરો અને પ્રતિબિંબિત કરો
   તે પ્રત્યયમાં છે: “an” – બહુવિધ બોન્ડ નહીં, “en” – ડબલ બોન્ડ, “in” –
   ટ્રિપલ બોન્ડ.
4. બાકીના અવેજીઓ સ્થાપિત કરો
   (હાઈડ્રોકાર્બન રેડિકલ અને નાના લાક્ષણિક જૂથો) અને યાદી
   તેમના નામો મૂળાક્ષરોના ક્રમમાં ઉપસર્ગ છે.
5. ગુણાકાર ઉપસર્ગ સેટ કરો - "ડી",
   "ત્રણ", "ટેટ્રા", જે સમાન માળખાકીય તત્વોની સંખ્યા દર્શાવે છે (સાથે
   મૂળાક્ષરોના ક્રમમાં સૂચિબદ્ધ અવેજીઓ ધ્યાનમાં લેવામાં આવતા નથી).
6. મૂળ રચનાને નંબર આપો
   જેથી સર્વોચ્ચ લાક્ષણિકતાવાળા જૂથમાં સૌથી નાનો ઓર્ડિનલ હોય
   સંખ્યા લોકન્ટ્સ (સંખ્યાઓ) પિતૃ રચનાના નામ પહેલાં, પહેલાં મૂકવામાં આવે છે
   ઉપસર્ગ અને પ્રત્યય પહેલા.

કોષ્ટક 2. અલ્કેન્સ અને આલ્કિલ્સના નામ
IUPAC પદ્ધતિસરના નામકરણ દ્વારા અપનાવવામાં આવેલા રેડિકલ.

આલ્કેન	નામ	આલ્કિલ રેડિકલ	નામ
સીએચ 4	મિથેન	CH 3 -	મિથાઈલ
સીએચ 3 સીએચ 3	ઇથેન	સીએચ 3 સીએચ 2 —	ઇથિલ
સીએચ 3 સીએચ 2 સીએચ 3	પ્રોપેન	સીએચ 3 સીએચ 2 સીએચ 2 —	હું મારફતે કાપી
			આઇસોપ્રોપીલ
સીએચ 3 સીએચ 2 સીએચ 2 સીએચ 3	n-બ્યુટેન	સીએચ 3 સીએચ 2 સીએચ 2 સીએચ 2 —	n-બ્યુટીલ
			સેકન્ડ-બ્યુટીલ
	આઇસોબ્યુટેન		આઇસોબ્યુટીલ
			ટર્ટ-બ્યુટીલ
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3	n-પેન્ટેન	સીએચ 3 સીએચ 2 સીએચ 2 સીએચ 2 સીએચ 2 —	n-પેન્ટિલ
	આઇસોપેન્ટેન		આઇસોપેન્ટાઇલ
	નેઓપેન્ટેન		નિયોપેન્ટાઇલ

કોષ્ટક 3. લાક્ષણિકતાના નામ
જૂથો(વરિષ્ઠતાના ઉતરતા ક્રમમાં સૂચિબદ્ધ).

* કાર્બન અણુ,
કૌંસમાં બંધ, પિતૃ બંધારણનો ભાગ છે.

** Alkoxy જૂથો અને બધા
જેઓ તેમને અનુસરે છે તેઓ ઉપસર્ગ દ્વારા મૂળાક્ષરોમાં સૂચિબદ્ધ છે અને કોઈ ક્રમમાં નથી
વરિષ્ઠતા

તર્કસંગત (આમૂલ-કાર્યકારી)
નામકરણ સરળ મોનો- અને નામ આપવા માટે વપરાય છે
બાયફંક્શનલ સંયોજનો અને કુદરતી સંયોજનોના કેટલાક વર્ગો. આધાર
નામ એ સંયોજનોના આપેલ વર્ગ અથવા સભ્યોમાંથી એકનું નામ છે
અવેજી સૂચવતી હોમોલોગસ શ્રેણી. સ્થાનિક તરીકે, એક નિયમ તરીકે,
ગ્રીક અક્ષરોનો ઉપયોગ થાય છે.

3. માળખાકીય આઇસોમેરિઝમ.

આઇસોમર્સ- આ એવા પદાર્થો છે જે સમાન રચના અને પરમાણુ ધરાવે છે
સમૂહ, પરંતુ વિવિધ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો. આઇસોમર્સના ગુણધર્મોમાં તફાવત
તેમના રાસાયણિક અથવા અવકાશી બંધારણમાં તફાવતને કારણે.

હેઠળ રાસાયણિક માળખુંજોડાણોની પ્રકૃતિ અને ક્રમ સમજો
પરમાણુમાં અણુઓ વચ્ચે. આઇસોમર્સ જેમના પરમાણુઓ રાસાયણિકમાં ભિન્ન હોય છે
રચના કહેવાય છે માળખાકીય આઇસોમર્સ.

માળખાકીય આઇસોમર્સ અલગ હોઈ શકે છે:

• કાર્બન હાડપિંજરની રચના દ્વારા

• બહુવિધ બોન્ડની સ્થિતિ દ્વારા અને
  કાર્યાત્મક જૂથો

• કાર્યાત્મક જૂથોના પ્રકાર દ્વારા

મુક્ત રેડિકલ. વ્યાખ્યા, માળખું, વર્ગીકરણ

મુક્ત રેડિકલ એ મોલેક્યુલર પ્રજાતિઓ છે, જે બાહ્ય ભ્રમણકક્ષા પર અજોડ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે અને ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ધરાવે છે. તેમનો અભ્યાસ EPR (સ્પિન ટ્રેપિંગ ટેકનિક), કેમિલ્યુમિનેસેન્સ અને પ્રતિક્રિયાઓના અવરોધકોનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે, જેમાં ચોક્કસ પ્રકારના રેડિકલ સામેલ હોય છે. આપણા શરીરમાં ઉત્પાદિત મુખ્ય રેડિકલ છે ઓક્સિજન રેડિકલ (સુપરઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ), નાઇટ્રોજન મોનોક્સાઇડ, અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડના રેડિકલ, ઓક્સિડેટીવ-ઘટાડાની પ્રતિક્રિયાઓમાં રચાયેલા સેમિક્વિનોન્સ (દા.ત. ubiquinol). અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોની ક્રિયા હેઠળ અને અગાઉ દવાઓ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક પદાર્થો સહિત કેટલાક અકુદરતી સંયોજનો (ઝેનોબાયોટિક્સ) ના ચયાપચય દરમિયાન વિવિધ રેડિકલ પણ રચાય છે.

મુક્ત રેડિકલ શું છે?

તે જાણીતું છે કે કાર્બનિક અણુઓમાં (આપણું શરીર બનાવે છે તે સહિત) બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં ઇલેક્ટ્રોન જોડીમાં ગોઠવાય છે: દરેક ભ્રમણકક્ષામાં એક જોડી (ફિગ. 1)

મુક્ત રેડિકલ સામાન્ય પરમાણુઓથી અલગ પડે છે કારણ કે તેમની પાસે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલ (ફિગ. 2 અને 3) પર અજોડ (સિંગલ) ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

રેડિકલમાં અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ડોટ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલને HO· તરીકે, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ રેડિકલને HOO તરીકે, સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલને ·OO- અથવા O2·- તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. નીચે ત્રણ ઇથિલ આલ્કોહોલ રેડિકલના સૂત્રો છે: CH3CH2O·; CH3·CHOH; CH3CH2O

તેથી:
ફ્રી રેડિકલ એ એક કણ છે - એક અણુ અથવા પરમાણુ કે જેના બાહ્ય શેલ પર એક અથવા વધુ અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

આ રેડિકલને રાસાયણિક રીતે સક્રિય બનાવે છે, કારણ કે રેડિકલ કાં તો ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોનને આસપાસના પરમાણુઓથી દૂર લઈ જઈને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે અથવા તેને અન્ય પરમાણુઓને આપીને "વધારાના" ઈલેક્ટ્રોનથી છૂટકારો મેળવવા માંગે છે.

ઓક્સિજન પરમાણુ (ડાયોક્સીજન), જે તેના બાહ્ય શેલ પર બે જેટલા અનપેયર ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, તે ખાસ સ્થિતિમાં છે. આમ, ડાયોક્સિજન એ ડાયરેડિકલ છે અને અન્ય રેડિકલની જેમ, અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

એ વાત પર ભાર મૂકવો મહત્વપૂર્ણ છે કે જોડાણ વગરના ઇલેક્ટ્રોન અણુ અથવા પરમાણુના બાહ્ય શેલમાં હોવા જોઈએ. ફ્રી રેડિકલની વિભાવનામાં વેરિયેબલ વેલેન્સના ધાતુના આયનોનો સમાવેશ થતો નથી, જેમાંથી જોડી વગરના ઇલેક્ટ્રોન આંતરિક શેલમાં સ્થિત છે. આયર્ન, તાંબુ અથવા મેંગેનીઝ (તેમજ આ ધાતુઓના સંકુલ) જેવી ધાતુઓના રેડિકલ અને આયનો બંને ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (ઇપીઆર) સિગ્નલો ઉત્પન્ન કરે છે, આ કણોને એકસાથે ઘણીવાર પેરામેગ્નેટિક કેન્દ્રો કહેવામાં આવે છે.

સ્થિર પરમાણુઓમાંથી રેડિકલની રચના આમ ફ્રી વેલેન્સ ઓર્બિટલમાં નવા ઈલેક્ટ્રોનના દેખાવને કારણે અથવા તેનાથી વિપરીત, ઈલેક્ટ્રોન જોડીમાંથી એક ઈલેક્ટ્રોન દૂર કરવાથી થાય છે. આ પ્રક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે એક-ઇલેક્ટ્રોન ઓક્સિડેશન અથવા ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે થાય છે. આવી પ્રતિક્રિયાઓમાં સામાન્ય રીતે પરમાણુ કે જેમાંથી રેડિક્યુલર બને છે તેની સાથે, વેરિયેબલ વેલેન્સનો મેટલ આયનનો સમાવેશ થાય છે, જે એક ઇલેક્ટ્રોનના દાતા અથવા સ્વીકારનાર તરીકે કામ કરે છે (અને એક જ સમયે બે નહીં, જેમ કે બે કાર્બનિક અણુઓ વચ્ચે અથવા વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓમાં થાય છે. એક કાર્બનિક પરમાણુ અને ઓક્સિજન). પ્રતિક્રિયાનું એક લાક્ષણિક ઉદાહરણ જેમાં રેડિકલની રચના થાય છે તે ફેન્ટન પ્રતિક્રિયા છે: ફેરસ આયન સાથે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા:
Fe2+ ​​+ H2O2 => Fe3+ + OH- + ·OH (હાઈડ્રોક્સિલ રેડિકલ)

ઊંચા તાપમાને અથવા અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ, રાસાયણિક બંધન (હોમોલિટીક ક્લીવેજ) ના ભંગાણના પરિણામે રેડિકલ પણ રચાય છે. સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, આવી પ્રતિક્રિયાઓ વ્યવહારીક રીતે સામાન્ય જીવંત કોષોમાં થતી નથી.

રેડિકલનું નામકરણ

પ્રમાણમાં તાજેતરમાં, અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રના નામકરણ પરના પંચે રેડિકલના નામકરણ માટે મૂળભૂત નિયમો ઘડ્યા છે (જુઓ (કોપ્પેનોલ, 1990 #7)) (કોષ્ટક 1).

ચાલો આમાંની કેટલીક ભલામણો જોઈએ. સૌ પ્રથમ, આમૂલ શબ્દ પહેલાં "ફ્રી" લખવાની જરૂર નથી. પ્રશ્નમાં રહેલા કણની આમૂલ પ્રકૃતિ અંત "il" દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. આમ, રેડિકલ RO· અને HO· ને અનુક્રમે "આલ્કોક્સિલ" અને "હાઇડ્રોક્સિલ" નામ આપવામાં આવ્યું છે.

"પેરોક્સાઇડ" અને "હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ" ના ડેરિવેટિવ્ઝનો દુરુપયોગ ન કરવાની ભલામણ નોંધપાત્ર રીતે નવી ગણી શકાય. ઓક્સિજનના બે અણુઓના જૂથને એકસાથે બંધાયેલ છે જેને "ડાયોક્સાઇડ" કહેવામાં આવે છે. તદનુસાર, રેડિકલ ROO· "આલ્કાઇલ્ડિઓક્સિલ" (કોપ્પેનોલ, 1990 #7) કહેવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. વૈકલ્પિક નામ "alkylperoxyl" પણ જાળવી શકાય છે, પરંતુ આ વધુ ખરાબ છે (કોપ્પેનોલ, 1990 #7). મોલેક્યુલર ઓક્સિજનને "ડાયોક્સિજન" અને ઓઝોનને "ટ્રાયોક્સિજન" કહેવામાં આવે છે.

અંત "il" સાથેનું નામ ખૂબ અનુકૂળ છે, પરંતુ તે કણનો ચાર્જ શું છે તે વિશે કંઈપણ સૂચવતું નથી. તેથી, જરૂરી કેસોમાં, રેડિકલના વ્યવસ્થિત નામનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, જ્યાં જૂથના નામ પછી કૌંસમાં ચાર્જ આપવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેડિકલ O 2 ·- નું નામ "ડાયોક્સાઇડ (1-)" છે. આ કાર્યમાં, અમે સુપરસ્ક્રિપ્ટમાં રેડિકલ ફોર્મ્યુલા લખતી વખતે ટૂંકા નામનો ઉપયોગ કરીશું, પ્રથમ એક ટપકું મૂકવામાં આવે છે જે આપેલ અણુમાં જોડાણ વિનાના ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી દર્શાવે છે, અને પછી આયનના ચાર્જનું ચિહ્ન. ઉદાહરણ તરીકે "O 2 ·-". માળખાકીય સૂત્રોમાં, બિંદુ એ અણુ પર બરાબર સ્થિત હોવું જોઈએ જ્યાં અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનીકૃત છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડાયોક્સિજનમાં બે અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન છે તેના પર ભાર મૂકવા માટે, તમે તેનું સૂત્ર આ રીતે લખી શકો છો: "O 2". કોષ્ટક 1 ભલામણ કરેલ આમૂલ નામોની સૂચિ પ્રદાન કરે છે; ચોરસ કૌંસમાં એવા નામો છે જેનો મુખ્યત્વે આ પુસ્તકમાં ઉપયોગ કરવામાં આવશે.

રેડિકલ્સ આપણા શરીરમાં જોવા મળે છે

પ્રાથમિક રેડિકલ અને પ્રતિક્રિયાશીલ અણુઓ

આપણા શરીરમાં બનેલા તમામ રેડિકલ્સને કુદરતી અને વિદેશીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. બદલામાં, કુદરતી રેડિકલને પ્રાથમિક, ગૌણ અને તૃતીયમાં વિભાજિત કરી શકાય છે (વ્લાદિમીરોવ, 1998 #8). (આકૃતિ 4 માં આકૃતિ જુઓ).

પ્રાથમિક રેડિકલને રેડિકલ કહી શકાય, જેની રચના ચોક્કસ એન્ઝાઇમ સિસ્ટમ્સની ભાગીદારી સાથે કરવામાં આવે છે. સૌપ્રથમ, તેમાં કોએનઝાઇમ Q (આપણે રેડિકલને Q· તરીકે દર્શાવીએ છીએ) અને ફ્લેવોપ્રોટીન જેવા ઇલેક્ટ્રોન કેરિયર્સની પ્રતિક્રિયામાં રચાયેલા રેડિકલ (સેમીક્વિનોન્સ)નો સમાવેશ થાય છે. અન્ય બે રેડિકલ, સુપરઓક્સાઇડ (·OO -) અને નાઇટ્રોજન મોનોક્સાઇડ (·NO), પણ શરીર માટે ફાયદાકારક કાર્યો કરે છે, જેની અનુરૂપ વિભાગોમાં વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે.

પ્રાથમિક આમૂલમાંથી - સુપરઓક્સાઇડ, તેમજ અન્ય પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે, શરીરમાં ખૂબ જ સક્રિય પરમાણુ સંયોજનો રચાય છે: હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, હાઇપોક્લોરાઇટ અને લિપિડ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ (જુઓ. ફિગ. 5). આવા પરમાણુઓ, રેડિકલ સાથે, અંગ્રેજી સાહિત્યમાં "પ્રતિક્રિયાશીલ જાતિઓ" નામ પ્રાપ્ત કરે છે, જે રશિયન સાહિત્યમાં મોટે ભાગે "સક્રિય સ્વરૂપો" તરીકે અનુવાદિત થાય છે. રેડિકલ અને મોલેક્યુલર પ્રોડક્ટ્સ વચ્ચે તફાવત કરવા માટે, અમે પછીના "પ્રતિક્રિયાશીલ પરમાણુઓ" કહેવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે. આમ, નીચેની પરિભાષા પ્રસ્તાવિત છે:

સક્રિય સ્વરૂપો = મુક્ત રેડિકલ + પ્રતિક્રિયાશીલ અણુઓ

હેલીવેલ પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ, નાઇટ્રોજન અને ક્લોરિન (હેલીવેલ, 1998 #9) શબ્દો સૂચવે છે. ફિગ માં આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે. 5, પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓમાં સુપરઓક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને સિંગલ ઓક્સિજનનો સમાવેશ થાય છે. નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ અને સુપરઓક્સાઇડ સાથે તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામ - પેરોક્સિનાઈટ્રેટ - ને નાઈટ્રોજનના સક્રિય સ્વરૂપો કહેવાની દરખાસ્ત છે. ક્લોરિનના સક્રિય સ્વરૂપને હાઇપોક્લોરાઇટ કહી શકાય, જે ક્લોરાઇડ આયન સાથે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની પ્રતિક્રિયામાં રચાય છે, જે એન્ઝાઇમ માયલોપેરોક્સિડેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે.

હાલમાં ઉભરતી પરિભાષામાં, બહુઅસંતૃપ્ત ફેટી એસિડ્સના રેડિકલ અને હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ માટે સ્થાન શોધવું જરૂરી છે, જે લિપિડ્સની સાંકળ ઓક્સિડેશનની ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પ્રતિક્રિયામાં રચાય છે. રાસાયણિક દૃષ્ટિકોણથી, આ એક વિજાતીય જૂથ છે. જ્યારે હાઇડ્રોજન અણુને બહુઅસંતૃપ્ત ફેટી એસિડ પરમાણુમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે એક આલ્કિડ રેડિકલ રચાય છે, જેમાં જોડી વગરનું ઇલેક્ટ્રોન કાર્બન અણુ પર સ્થાનીકૃત થાય છે. આ "કાર્બનના સક્રિય સ્વરૂપ" જેવું છે. પરંતુ ડાયોક્સીજન (મોલેક્યુલર ઓક્સિજન) સાથે આલ્કિલ રેડિકલની વધુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સાથે, ઓક્સિજન પરમાણુ પર સ્થાનીકૃત અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન સાથે ડાયોક્સાઇડ રેડિકલ રચાય છે. બંધારણમાં, અને આંશિક રીતે ગુણધર્મોમાં, આવા રેડિકલ સુપરઓક્સાઇડ જેવું લાગે છે, અને તેને ઓક્સિજનના સક્રિય સ્વરૂપ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, જે કેટલાક લેખકો કરે છે. લિપિડ પેરોક્સિડેશન દરમિયાન રચાયેલા અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડના હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડને પણ આ શ્રેણીમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે સામ્યતા દ્વારા સક્રિય સ્વરૂપો તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. પછી લિપિડ્સના અલ્કોક્સિલ રેડિકલ, હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સના એક-ઇલેક્ટ્રોન ઘટાડા દરમિયાન રચાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, Fe 2+ આયનો સાથે, પણ આ શ્રેણીમાં આવે છે; હકીકતમાં, આ હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલના હોમોલોગ્સ છે.

ઉપરોક્ત તમામ હોવા છતાં, અમે લિપિડ્સના ચેઇન ઓક્સિડેશનના તમામ સૂચિબદ્ધ ઉત્પાદનો (અને રીએજન્ટ્સ) ને એક શબ્દ હેઠળ જોડવાનો પ્રસ્તાવ કરીએ છીએ: લિપિડ્સના સક્રિય સ્વરૂપો. જીવવિજ્ઞાની અને ડૉક્ટર માટે, તે હજુ પણ વધુ મહત્વનું છે કે કયા ચોક્કસ અણુમાં જોડાણ વગરનું ઇલેક્ટ્રોન નથી, પરંતુ કયો પરમાણુ રાસાયણિક રીતે આક્રમક બને છે, એટલે કે, ફ્રી રેડિકલ અથવા તેના પ્રતિક્રિયાશીલ પૂર્વગામીની વિશેષતાઓ પ્રાપ્ત કરે છે. તેથી, અમે લિપિડ્સના સક્રિય સ્વરૂપો તરીકે એલ્કિલ, અલ્કોક્સી અને ડાયોક્સાઇડ રેડિકલનો સમાવેશ કરીએ છીએ. તેમજ પોલીઅનસેચ્યુરેટેડ ફેટી એસિડના હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ અને ફોસ્ફોલિપિડ્સ, ટ્રાઇગ્લિસેરાઇડ્સ અથવા કોલેસ્ટ્રોલની અનુરૂપ સાંકળો (જુઓ ફિગ. 5).

ગૌણ અને તૃતીય રેડિકલ

પ્રતિક્રિયાશીલ પરમાણુઓ: હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, લિપિડ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ્સ, પેરોક્સિનાઇટ્રેટ, પ્રતિક્રિયાઓમાં રચાય છે, જેમાં મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં એક આમૂલ અને ક્યારેક ડાયોક્સિજન હોય છે, જે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલ પર અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન પણ ધરાવે છે. બદલામાં, આ પરમાણુઓ અને તેમની સાથે હાઈપોક્લોરાઈટ, વેરિયેબલ વેલેન્સના મેટલ આયનોની હાજરીમાં સરળતાથી રેડિકલ બનાવે છે, મુખ્યત્વે દ્વિભાષી આયર્ન આયનો. અમે આવા રેડિકલ્સને ગૌણ કહીશું; આમાં હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ અને લિપિડ રેડિકલનો સમાવેશ થાય છે. ગૌણ રેડિકલ, પ્રાથમિક રાશિઓથી વિપરીત, બિન-એન્જાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓમાં રચાય છે અને, જ્યાં સુધી હાલમાં જાણીતું છે, શારીરિક રીતે ઉપયોગી કાર્યો કરતા નથી. તેનાથી વિપરીત, તેઓ સેલ્યુલર સ્ટ્રક્ચર્સ પર વિનાશક અસર કરે છે અને યોગ્ય રીતે હાનિકારક રેડિકલ કહી શકાય. તે ગૌણ રેડિકલ (અને સામાન્ય રીતે રેડિકલ નહીં) ની રચના છે જે પેથોલોજીકલ પરિસ્થિતિઓના વિકાસ તરફ દોરી જાય છે અને કાર્સિનોજેનેસિસ, એથરોસ્ક્લેરોસિસ, ક્રોનિક સોજા અને ડીજનરેટિવ નર્વસ રોગો (સમીક્ષાઓ જુઓ (ક્રોસ, 1987 #4)(ક્રોસ, 1994 #5) )(ડાર્લી-ઉસ્માર, 1995 #10 (ડાર્લી-ઉસ્માર, 1996 #11)). જો કે, પ્રતિક્રિયાશીલ પરમાણુઓમાં પણ સાયટોટોક્સિક અસર હોય છે, તેમાંથી મુક્ત રેડિકલની રચનાને કારણે જ નહીં, પણ સીધી રીતે પણ, જેમ કે પેરોક્સિનાઇટ્રેટ અને હાઇપોક્લોરાઇટ માટે અને કેટલીક પરિસ્થિતિઓમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ માટે સાબિત થયું છે.

ગૌણ રેડિકલની નુકસાનકારક અસરો સામે રક્ષણ આપવા માટે, શરીર એન્ટીઑકિસડન્ટ તરીકે ઓળખાતા પદાર્થોના મોટા જૂથનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં મુક્ત રેડિકલ સફાઈ કામદારોનો સમાવેશ થાય છે. બાદમાંના ઉદાહરણો આલ્ફા-ટોકોફેરોલ, થાઇરોક્સિન, ઘટાડેલ ubiquinone (QH 2) અને સ્ત્રી સ્ટેરોઇડ હોર્મોન્સ છે. લિપિડ રેડિકલ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને, આ પદાર્થો પોતે એન્ટીઑકિસડન્ટ રેડિકલમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જેને તૃતીય રેડિકલ તરીકે ગણી શકાય (ફિગ. 3 જુઓ).

આ રેડિકલ્સ સાથે, જે આપણા શરીરના કોષો અને પેશીઓમાં સતત વિવિધ માત્રામાં રચાય છે, રેડિકલ કે જે આયનાઇઝિંગ રેડિયેશન, અલ્ટ્રાવાયોલેટ ઇરેડિયેશન અથવા તો લેસર લાઇટ જેવા તીવ્ર દૃશ્યમાન પ્રકાશ સાથેના પ્રકાશ જેવા પ્રભાવ હેઠળ દેખાય છે. વિનાશક અસર. આવા રેડિકલને વિદેશી કહી શકાય. આમાં વિદેશી સંયોજનો અને ઝેનોબાયોટિક્સમાંથી બનેલા રેડિકલનો પણ સમાવેશ થાય છે જે શરીરમાં પ્રવેશ કરે છે, જેમાંથી ઘણા આ સંયોજનોના ચયાપચય દરમિયાન રચાયેલા મુક્ત રેડિકલને કારણે ચોક્કસ રીતે ઝેરી અસર કરે છે (ફિગ. 3).

મુક્ત રેડિકલ અને તેઓ જે પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે તેનો અભ્યાસ કેવી રીતે થાય છે?

રેડિકલ સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા માટેની મૂળભૂત પદ્ધતિઓ

કોઈ ચોક્કસ પ્રક્રિયામાં મુક્ત રેડિકલની ભાગીદારી, પછી તે ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા હોય અથવા શરીરમાં પેથોલોજીકલ સ્થિતિનો વિકાસ હોય, પ્રત્યક્ષ અને પરોક્ષ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરી શકાય છે (, પૃષ્ઠ 19-32). મુક્ત રેડિકલનો અભ્યાસ કરવા માટેની "સૌથી સીધી" પદ્ધતિ એ ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (ઇપીઆર) પદ્ધતિ છે. EPR સિગ્નલો (સ્પેક્ટ્રા) ની હાજરી, કંપનવિસ્તાર અને આકાર દ્વારા, વ્યક્તિ નમૂનામાં જોડાણ વગરના ઇલેક્ટ્રોનના અસ્તિત્વનો નિર્ણય કરી શકે છે, તેમની સાંદ્રતા નક્કી કરી શકે છે અને કેટલીકવાર આ અજોડ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા રેડિકલનું રાસાયણિક માળખું શું છે તે શોધી શકે છે. રેડિકલનો અભ્યાસ કરવા માટેની સીધી પદ્ધતિઓમાં કેમિલ્યુમિનેસેન્સ (CL) પદ્ધતિનો પણ સમાવેશ થાય છે. જ્યારે રેડિકલ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે ઘણી બધી ઊર્જા મુક્ત થાય છે, જે કેટલાક કિસ્સાઓમાં ફોટોન (પ્રકાશ ક્વોન્ટા) ના સ્વરૂપમાં ઉત્સર્જિત થાય છે. આવા લ્યુમિનેસેન્સ (CL) ની તીવ્રતા એ પ્રતિક્રિયાના દરના પ્રમાણસર છે જેમાં રેડિકલ ભાગ લે છે અને પરિણામે, તેમની સાંદ્રતામાં.

પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવાની મુખ્ય પરોક્ષ પદ્ધતિઓ જેમાં રેડિકલ ભાગ લે છે તે અંતિમ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા તેમજ અવરોધકોનો ઉપયોગ નક્કી કરે છે. ચાલો આ પદ્ધતિઓ પર નજીકથી નજર કરીએ.

અવરોધક પરીક્ષા

રેડિકલ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે અને પરંપરાગત રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને તેનો અભ્યાસ કરી શકાતો નથી: ક્રોમેટોગ્રાફી અથવા સેન્ટ્રીફ્યુગેશન જેવી પ્રમાણભૂત પ્રક્રિયાઓ સંપૂર્ણપણે નકામી છે. બાયોકેમિકલ પૃથ્થકરણો શક્ય બનાવે છે, જો કે, પ્રતિક્રિયાઓના અંતિમ ઉત્પાદનો કે જેમાં રેડિકલ્સ ભાગ લેવાના છે તે નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે, પરંતુ પ્રશ્ન હંમેશા રહે છે કે શું રેડિકલ ખરેખર પ્રક્રિયામાં ભાગ લીધો હતો અને કયા. આવા પ્રશ્નોના નિરાકરણમાં કહેવાતા અવરોધક વિશ્લેષણ મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

ઉત્કૃષ્ટ ઉદાહરણ એન્ઝાઇમ સુપરઓક્સાઇડ ડિસમ્યુટેઝ (એસઓડી) નો ઉપયોગ છે. આ એન્ઝાઇમ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને મોલેક્યુલર ઓક્સિજન બનાવવા માટે બે સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલની પ્રતિક્રિયા (વિઘટન)ને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. જો SOD નો ઉમેરો અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયાને અવરોધે છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલ તેની ઘટના માટે જરૂરી છે અને તે નક્કી કરવાનું બાકી છે કે આ રેડિકલ કઈ પ્રતિક્રિયામાં સામેલ છે.
તે અતિશયોક્તિ વિના કહી શકાય કે આપણા કોષો, અવયવો અને પેશીઓના જીવન અને મૃત્યુમાં મુક્ત રેડિકલની ભૂમિકાના અભ્યાસમાં આધુનિક પ્રગતિ મોટાભાગે એન્ઝાઇમ સુપરઓક્સાઇડ ડિસમ્યુટેઝ (એસઓડી) ની શોધને કારણે છે, જે આઇ. ફ્રિડોવિચ દ્વારા બનાવવામાં આવી હતી. અને મેકકોર્ડ લગભગ એક સદીના એક ક્વાર્ટર પહેલા. આ એન્ઝાઇમ, જેમ કે પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે, પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે:
. OO - + . OO - + 2H + => O 2 + H 2 O
અન્ય એન્ઝાઇમની હાજરીમાં, કેટાલેઝ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ઓક્સિજન અને પાણી ઉત્પન્ન કરવા માટે વિઘટિત થાય છે:
H 2 O 2 => O 2 + H 2 O

SOD ની શોધે બાયોકેમિસ્ટ્સના મગજમાં ક્રાંતિ લાવી: કારણ કે ત્યાં એક એન્ઝાઇમ છે જે મુક્ત રેડિકલને દૂર કરે છે, ખાસ કરીને જીવંત કોષો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે (અને તે બહાર આવ્યું છે, જીવંત પ્રકૃતિમાં અત્યંત વ્યાપક છે), તે સ્પષ્ટ છે કે રેડિકલ પોતે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને કેટલાક કારણોસર તેઓ જરૂરી છે કાઢી નાખવા જોઈએ. આ પહેલાં, થોડા બાયોકેમિસ્ટ્સને સમજાયું કે માત્ર "વાસ્તવિક" અણુઓ જ નહીં, પણ મુક્ત રેડિકલ પણ જીવંત જીવોના ચયાપચયમાં ભાગ લે છે. પછી એસઓડી અને કેટાલેઝનો વ્યાપકપણે તમામ અભ્યાસોમાં ઉપયોગ થવા લાગ્યો જે ચોક્કસ પ્રક્રિયામાં સુપરઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની ભૂમિકાનો અભ્યાસ કરે છે, પછી તે વ્યક્તિગત બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા હોય અથવા પ્રયોગશાળા પ્રાણીઓ અથવા મનુષ્યોમાં રોગનો વિકાસ હોય. જો, ઉદાહરણ તરીકે, એસઓડીનો ઉમેરો અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયાને તીવ્રપણે અવરોધે છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે તેની ઘટના માટે સુપરઓક્સાઇડ રેડિકલ જરૂરી છે, અને હવે તે ફક્ત તે શોધવાનું બાકી છે કે આ રેડિકલ કઈ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં સામેલ છે. જો પ્રક્રિયા કેટાલેઝ દ્વારા અટકાવવામાં આવે છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે આ એન્ઝાઇમ દ્વારા વિઘટિત હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સામેલ છે.

સમાન સિદ્ધાંત અન્ય અવરોધકોના ઉપયોગ માટે લાગુ પડે છે. તેથી, લિપિડ રેડિકલની ભૂમિકાને સ્પષ્ટ કરવા માટે, ચરબીમાં દ્રાવ્ય રેડિકલ "ટ્રેપ્સ" નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં કેરોટીનોઇડ્સ અને ટોકોફેરોલ્સ (વિટામિન ઇ) નો સમાવેશ થાય છે. આ પદાર્થો, L· અથવા LOO· રેડિકલ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતા, ઓક્સિડેશન સાંકળો તોડે છે અને લિપિડ પેરોક્સિડેશનને અટકાવે છે. સ્ટીરોઈડ હોર્મોન્સ અને થાઈરોક્સિન સમાન ગુણધર્મ ધરાવે છે. આ પદાર્થોની એન્ટીઑકિસડન્ટ અસર કેમિલ્યુમિનેસિસના ગતિશાસ્ત્ર પર તેમની અસરમાં પણ પ્રગટ થાય છે (જુઓ, ઉદાહરણ તરીકે, ફિગ. 3, બી). કૃત્રિમ રેડિકલ સ્કેવેન્જર, ડી-ટેર્ટ-બ્યુટીલહાઇડ્રોક્સિટોલ્યુએન (આયનોલ), પણ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

અન્ય આમૂલ ફાંસો ચોક્કસ નથી, પરંતુ કેટલીકવાર તેનો ઉપયોગ પણ થાય છે. આમ, પાણીમાં દ્રાવ્ય રેડિકલ અસરકારક રીતે એસ્કોર્બિક અથવા યુરિક એસિડ દ્વારા "રોકવામાં" આવે છે. હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ (HO·), મેનિટોલ અથવા બેન્ઝોઇક એસિડ અને કેટલીકવાર ઇથેનોલનો ઉપયોગ "સ્કેવેન્જ" કરવા માટે થાય છે. લિપિડની સાંકળ ઓક્સિડેશનની પ્રતિક્રિયાઓની કોઈપણ પ્રક્રિયામાં ભાગીદારી નક્કી કરવા માટે (નીચે જુઓ), લિપિડ રેડિકલના ચરબી-દ્રાવ્ય "ફાંસો" નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે ઓક્સિડેશન સાંકળ તરફ દોરી જાય છે. આ ટ્રેપ્સમાં ટોકોફેરોલ (વિટામિન E) અને કેટલાક કૃત્રિમ સંયોજનો, જેમ કે ટર્ટ-બ્યુટિલેટેડ હાઇડ્રોક્સીટોલ્યુએન (આયનોલ)નો સમાવેશ થાય છે. પાણીમાં દ્રાવ્ય રેડિકલ અસરકારક રીતે એસ્કોર્બિક અથવા યુરિક એસિડ દ્વારા "રોકવામાં" આવે છે. મન્નિટોલ અથવા બેન્ઝોઇક એસિડ, અને કેટલીકવાર ઇથેનોલનો ઉપયોગ હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ (HO·)ને "સ્કેવેન્જ" કરવા માટે થાય છે. તેમ છતાં, એવું કહેવું આવશ્યક છે કે ફાંસો હંમેશા ચોક્કસ હોતી નથી: તેમાંના ઘણા માત્ર રેડિકલ સાથે જ નહીં, પણ એકદમ સક્રિય પરમાણુઓ સાથે પણ પ્રતિક્રિયા આપે છે.

ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ પદ્ધતિ

તેમ છતાં મુક્ત આમૂલ પ્રતિક્રિયાઓના પરમાણુ ઉત્પાદનોના અભ્યાસ અને અવરોધક વિશ્લેષણ પર આધારિત અભ્યાસના ફાયદા શંકાની બહાર છે, અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયા દરમિયાન મુક્ત આમૂલ પ્રતિક્રિયાઓની સીધી તપાસ અને તેમની સાંદ્રતામાં થતા ફેરફારોના સીધા અભ્યાસની શક્યતાને અવગણવી જોઈએ નહીં. .
આજે, રેડિકલ શોધવા માટે બે સીધી પદ્ધતિઓ છે: ઇલેક્ટ્રોન પેરામેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (ઇપીઆર) અને કેમિલ્યુમિનેસેન્સ (સીએલ).

ESR પદ્ધતિ સેમિક્વિનોન રેડિકલનો તદ્દન વિશ્વસનીય રીતે અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, ખાસ કરીને, યુબિક્વિનોલ અને ટોકોફેરોલ રેડિકલ (ફિગ. 6 માં સ્પેક્ટ્રા જુઓ). પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ અને લિપિડ્સના રેડિકલ સામાન્ય રીતે સીધી રીતે જોવા મળતા નથી. માત્ર બે ઉકેલોને તેમના સતત પ્રવાહ સાથે ઝડપી મિશ્રણ કરવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને (જુઓ. ફિગ. 7), Ce 4+ અને Fe 2+ આયનો દ્વારા લિનોલીક એસિડ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડના વિઘટન દરમિયાન રચાયેલા લિપિડ રેડિકલના ESR સંકેતોનું અવલોકન કરવું શક્ય હતું, જોકે તેના બદલે નબળા, પ્રચંડ ખર્ચ રીએજન્ટ્સ હોવા છતાં (ઓસિપોવ, 1980 #594). EPR દ્વારા જૈવિક પ્રણાલીઓમાં પ્રત્યક્ષ રીતે ઓક્સિજન અથવા લિપિડ રેડિકલ શોધવાનો પ્રયાસ નિષ્ફળ ગયો છે કારણ કે મોટાભાગના રેડિકલની સ્થિર-સ્થિતિ સાંદ્રતા, જેમ કે ઓક્સિજન અથવા લિપિડ રેડિકલ, જૈવિક પ્રણાલીઓમાં ખૂબ ઓછી છે. જોકે, સ્પિન ટ્રેપ પદ્ધતિના વિકાસ પછી સફળતા મળી.

સ્પિન ફાંસો

EPR પદ્ધતિના તમામ ફાયદાઓ હોવા છતાં, તેની સંવેદનશીલતા ઘણીવાર મુક્ત રેડિકલને શોધવા માટે અપૂરતી હોય છે, જે દરમિયાન, અભ્યાસ હેઠળના નમૂનામાં જ રચના થતી નથી, પરંતુ તેમાં થતી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓમાં પણ ભાગ લે છે. આખી સમસ્યા રેડિકલની ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ છે. જૈવિક પ્રણાલીઓમાં, પટલમાં ઓક્સિજન રેડિકલ અથવા લિપિડ રેડિકલના નિર્માણનો દર એટલો ઊંચો નથી, પરંતુ આ રેડિકલના અદ્રશ્ય થવાના દરો ખૂબ ઊંચા છે; તેથી, કોઈપણ સમયે રેડિકલની સાંદ્રતા (કહેવાતા સ્થિર સાંદ્રતા) ઘણીવાર એટલી ઓછી હોય છે કે તે EPR દ્વારા શોધી શકાતી નથી. રેડિકલ જેટલું વધુ સક્રિય, તેની સ્થિર સાંદ્રતા ઓછી અને EPR દ્વારા તે "જોવા"ની શક્યતા ઓછી છે. બહાર નીકળવાનો રસ્તો એ છે કે સક્રિય રેડિકલ નિષ્ક્રિય, સ્થિરમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે EPR નો ઉપયોગ કરીને શોધી કાઢવામાં આવે છે. આ હેતુ માટે, અભ્યાસ કરવામાં આવતા નમૂનામાં સ્પિન ટ્રેપ તરીકે ઓળખાતા વિશેષ પદાર્થો ઉમેરવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, સેલ સસ્પેન્શન, ટીશ્યુ હોમોજેનેટ અથવા સોલ્યુશન જ્યાં મુક્ત રેડિકલને સમાવિષ્ટ પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે) (જોકે તેઓ "પકડતા" છે, અલબત્ત, સ્પિન નથી, પરંતુ રેડિકલ). ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ HO ને “પકડવા” માટે. ફેનિલબ્યુટિલનિટ્રોન (PBN) નો ઉપયોગ થાય છે.

જ્યારે ટ્રેપ રેડિકલ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે રેડિકલ નવા, સ્થિર રેડિકલની રચના સાથે જાળમાં જોડાય છે, જેને "સ્પિન એડક્ટ" કહેવાય છે (અંગ્રેજી શબ્દ એડ - એડ, ફોલ્ડમાંથી). વિવિધ રેડિકલના સ્પિન એડક્ટ્સના EPR સિગ્નલો આકારમાં સહેજ અલગ હોય છે. આ અભ્યાસ હેઠળની સિસ્ટમમાં રચાયેલા રેડિકલને ઓળખવાનું શક્ય બનાવે છે. આકૃતિ 8, ડાબી બાજુએ, OH રેડિકલ સાથે FBN ના સ્પિન એડક્ટનું EPR સિગ્નલ બતાવે છે, જે ડાયવેલેન્ટ આયર્ન આયનો દ્વારા હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટન દરમિયાન રચાય છે, અને જમણી બાજુએ, હાજરીમાં રચાયેલ સમાન એડક્ટનું EPR સિગ્નલ દર્શાવે છે. ડાયવેલેન્ટ આયર્ન આયનો સાથે હાઇપોક્લોરાઇટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન FBN નું.

અન્ય રેડિકલ (કહો, સુપરઓક્સાઇડ) મેળવવા માટે, અન્ય ફાંસોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કારણ કે સ્પિન ટ્રેપ મુક્ત રેડિકલને "ઇન્ટરસેપ્ટ" કરે છે, તે આ રેડિકલ દ્વારા થતી પ્રક્રિયાને ધીમી (અવરોધ) કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, તે રેડિકલ દ્વારા જીવંત કોષોને નુકસાન ઘટાડે છે. HE આમ, સ્પિન ટ્રેપનો ઉપયોગ બે હેતુઓ માટે થાય છે: કયા રેડિકલની રચના થાય છે અને કોષમાં કઈ પ્રક્રિયાઓ થાય છે તે શોધવા માટે.

કેમિલ્યુમિનેસેન્સ પદ્ધતિ

રેડિકલને સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવા માટેની અસરકારક પદ્ધતિ એ કેમિલ્યુમિનેસેન્સ (CL) પદ્ધતિ છે. તે હકીકત પર આધારિત છે કે જ્યારે રેડિકલ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે ઘણી બધી ઊર્જા મુક્ત થાય છે, જે ફોટોન (પ્રકાશ ક્વોન્ટા) ના સ્વરૂપમાં ઉત્સર્જિત થઈ શકે છે. આવા લ્યુમિનેસેન્સ (CL) ની તીવ્રતા એ પ્રતિક્રિયાના દરના પ્રમાણસર છે જેમાં રેડિકલ ભાગ લે છે અને તેથી, અભ્યાસ હેઠળની પ્રક્રિયા દરમિયાન તેમની સાંદ્રતામાં ફેરફાર દર્શાવે છે. "જૈવિક પ્રણાલીઓમાં આંતરિક રસાયણશાસ્ત્ર ("અતિ-નબળા ગ્લો") વ્યાખ્યાનમાં આની વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે.

પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્રનો અભ્યાસ

મુક્ત રેડિકલ સાથે સંકળાયેલી પ્રતિક્રિયાઓ, ખાસ કરીને સાંકળ ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓ, અત્યંત જટિલ હોય છે અને તે સંખ્યાબંધ ક્રમિક તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે. સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓની પદ્ધતિના અભ્યાસમાં, પ્રક્રિયાઓના ગતિશાસ્ત્રના અભ્યાસ દ્વારા મુખ્ય ભૂમિકા ભજવવામાં આવી હતી; આ કિસ્સામાં, કેમિલ્યુમિનેસેન્સ ગતિશાસ્ત્રનું માપન વ્યક્તિને રેડિકલની સાંદ્રતામાં સમય જતાં ફેરફારને સીધી રીતે જોવાની મંજૂરી આપે છે, ઉદાહરણ તરીકે, લિપિડ રેડિકલ. કેમિલ્યુમિનેસેન્સના સમાંતર માપન, ફેરસ આયનોનું ઓક્સિડેશન અને મિટોકોન્ડ્રિયા અને ફોસ્ફોલિપિડ વેસિકલ્સ (લિપોસોમ્સ) ના સસ્પેન્શનમાં પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના સંચયથી લિપિડ્સની મુક્ત રેડિકલ ચેઇન ઓક્સિડેશનની મુખ્ય પ્રતિક્રિયાઓના દર સ્થિરાંકોને પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવાનું શક્ય બન્યું.