Εκκινητές ριζών

Στη χημεία, εκκινητές ριζών είναι ουσίες που μπορούν να παράξουν είδη ριζών υπό ήπιες συνθήκες και να προάγουν αντιδράσεις μέσω χημικών ριζών. Αυτές οι ουσίες έχουν γενικά ασθενείς δεσμούς και παρουσιάζουν χαμηλές ενέργειες διάσπασης δεσμών.

Οι εκκινητές ριζών χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές διεργασίες όπως π.χ. στη σύνθεση πολυμερών. Τυπικά παραδείγματα είναι μόρια με δεσμό αζώτου-αλογόνου, αζω-ενώσεις και οργανικά και ανόργανα υπεροξείδια.

Κύριοι τύποι

• Τα αλογόνα υφίστανται ομολυτική σχάση σχετικά εύκολα. Το χλώριο, για παράδειγμα, δίνει δύο ρίζες χλωρίου (Cl•) υπό ακτινοβολία με υπεριώδες φως. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για τη χλωρίωση των αλκανίων.
• Οι αζω-ενώσεις (R-N=N-R') μπορεί να είναι ο πρόδρομος δύο ριζοκεντρικών του άνθρακα (R• και R'•) και του αερίου αζώτου κατά τη θέρμανση ή και με ακτινοβόληση. Για παράδειγμα, οι ενώσεις AIBN και ABCN δίνουν ρίζες ισοβουτυρονιτριλίου και κυκλοεξανοκαρβονιτριλίου, αντίστοιχα.

• Τα οργανικά υπεροξείδια έχουν το καθένα έναν δεσμό υπεροξειδίου (-Ο-Ο-), ο οποίος διασπάται εύκολα για να δώσει δύο οξυγονοκεντρικές ρίζες. Οι ρίζες οξυλίου είναι ασταθείς και θεωρείται ότι μετατρέπονται σε σχετικά σταθερές ρίζες με επίκεντρο τον άνθρακα. Για παράδειγμα, το δι<i id="mwKQ">-τριτ</i>-βουτυλο υπεροξείδιο δίνει δύο t-βουτοξυ-ρίζες (t -BuO•) και οι ρίζες γίνονται ρίζες μεθυλίου (CH₃ •) με την απώλεια ακετόνης. Το υπεροξείδιο του βενζοϋλίου ((PhC)OO)₂) δημιουργεί ρίζες βενζοϋλοξυλίου (PhCOO•), καθεμία από τις οποίες χάνει διοξείδιο του άνθρακα για να μετατραπεί τελικά σε ρίζα φαινυλίου (Ph•).
• Το υπεροξείδιο της μεθυλαιθυλοκετόνης είναι επίσης κοινό και το υπεροξείδιο της ακετόνης χρησιμοποιείται σε σπάνιες περιπτώσεις ως εκκινητής ριζών.
• Τα ανόργανα υπεροξείδια λειτουργούν ανάλογα με τα οργανικά υπεροξείδια. Πολλά πολυμερή παράγονται συχνά από τα αλκένια κατά την εκκίνηση με υπεροξυδιθειικά άλατα. Σε διάλυμα, το υπεροξυδιθειικό διασπάται για να δώσει θειικές ρίζες:

[O ₃ SO-OSO ₃ ] ²⁻ 2 [SO ₄ ] ⁻

Η θειική ρίζα προσθέτει σε ένα αλκένιο που σχηματίζει ρίζες θειικούς εστέρες, π.χ CHPhCH₂OSO₃⁻, που προσθέτουν επιπλέον αλκένια μέσω του σχηματισμού δεσμών C-C. Πολλά πολυμερή στυρενίου και φθοροαλκενίου παράγονται με αυτόν τον τρόπο.

• Στον πολυμερισμό ριζών μεταφοράς ατόμων (ATRP), τα αλογονίδια άνθρακα παράγουν αντιστρέψιμα οργανικές ρίζες παρουσία καταλύτη μετάλλου μεταπτώσεως.

Αντίδραση ATRP. Α.Εκκίνηση. Β. Ισορροπία. Γ. Πολλαπλασιασμός

Ασφάλεια

Ορισμένοι εκκινητές ριζών όπως οι αζωενώσεις και τα υπεροξείδια μπορούν να εκραγούν σε υψηλές θερμοκρασίες, επομένως πρέπει να φυλάσσονται σε κρύα κατάσταση.