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Radikale in der Natur

Radikalische Oxidationen mit Sauerstoff

Eines der wichtigsten Radikale überhaupt ist der molekulare Sauerstoff. Das Sauerstoffmolekül ist im Grundzustand ein Diradikal wie am MO-Diagramm erkannt werden kann. Diese radikalische Eigenschaft des Sauerstoffmoleküls hat weitreichende Folgen, so kann Sauerstoff den Wasserstoff aus organischen Verbindungen abstrahieren. Dies ist zum Beispiel ein wichtiger Schritt bei Verbrennungsprozessen.

Organische Stoffe werden aber auch ohne Verbrennung langsam durch Luftsauerstoff oxidiert. Die langsame Oxidation eines Stoffes, der dem Luftsauerstoff ausgesetzt ist wird als Autoxidation bezeichnet. Die Peroxidierung von Kohlenwasserstoffen ist ein typisches Beispiel für diese Reaktionen.

Abb.1
Peroxidbildung durch Luftsauerstoff

Die Reaktion läuft nach einem Radikalkettenmechanismus ab und wird durch Licht katalysiert. Dies ist der Grund weshalb organische Materialien in brauen Flaschen aufbewahrt werden sollten.

Im ersten Schritt der Reaktion wird ein Startradikal durch Licht oder eine andere Quelle gebildet. Dieses Startradikal abstrahiert dann ein Wasserstoffatom des Kohlenwasserstoffs. Im ersten Schritt der eigentlichen Kettenreaktion reagiert das daraus resultierende Kohlenwasserstoffradikal mit dem Luftsauerstoff zu einem Peroxidradikal. Diese reagiert wiederum im zweiten Schritt der Kettenreaktion mit einem noch nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffmolekül zum Peroxid und einem neuen Kohlenwasserstoffradikal wodurch sich die Kette schließt.

Abb.2
Mechanismus der Autoxidation

Die Autoxidation ist schwierig zu steuern und wird deshalb selten für Synthesen eingesetzt, aber in der Natur ist sie ein wichtiger Prozess zum Beispiel das Verrotten von Gummi und Kunststoffen, oder das ranzig werden von Ölen und Butter.

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