Общая схема радиолиза алифатических углеводородов
Алифатические – значит, что у соединения нет ароматических связей.
Насыщенные и ненасыщенные углеводороды. Насыщенные (предельные) углеводороды – алканы (– содержат только простые (одинарные) связи между атомами углерода (например, метан, бутан, изобутан и циклобутан).
Если в молекуле присутствует кратная (двойная, тройная) связь, соединение называют ненасыщенным (или непредельным) – это алкены (олефины) и алкины (ацетилены). Алканы обычно химически инертны, поскольку все валентные электроны углерода и водорода прочно связаны в сильных ковалентных связях
Ненасыщенные алифатические углеводороды, имеющие π электроны, отличаются от насыщенных углеводородов более низкими потенциалами ионизации и способностью вступать в реакции присоединения со свободными радикалами и ионами. Наличие кратных связей снижает эффективность распада возбужденных молекул ненасыщенных углеводородов, т. е. по сравнению с алканами при радиолизе образуется меньше продуктов фрагментации, хотя радиационная стойкость у алкенов ниже (выше общий радиационно-химический выход разложения). Основными реакциями при радиолизе непредельных соединений являются диссоциация первично возбужденных молекул с отщеплением атома Н и дальнейшее его присоединение по кратной связи:
R - CH = CH2* R - CH = CH + H
R - CH = CH2 + H R - CH - CH3
Вследствие второй реакции при облучении алкенов, выходы Н2 оказываются существенно меньшими, чем в случае соответствующих алканов (примерно в 5 раз). При радиолизе алкенов молекулярный водород образуется в основном по мономолекулярному механизму:
R - CH = CH2 H2 + R – CH
Радиолиз органических кислот
Карбоновые кислоты (соединение алифатического(нециклического) углеводорода с одной или несколькими карбоксильными группами COOH
Наиболее чувствительной к излучению связью в карбоновых кислотах является связь карбоксильной группы с основной цепью. При радиолизе выделяется двуокись углерода, оставляя насыщенный углеводород, который содержит на один углеродный атом меньше, чем исходная кислота и углеводород с вдвое более длинной цепью. Эти углеводороды являются главными продуктами радиолиза. С хорошим выходом образуется также вода.
Глицин
Образование свободных радикалов при облучении глицина и других аминокислот изучалось с использованием электронного спинового резонанса. Число свободных радикалов, образованных на 100 эв, находится в пределе от 1 до 10. Радикалы довольно устойчивы и распадаются только в течение месяцев. За это время природа радикалов изменяется быстрее, чем их число. Это показывает, что даже в кристалле происходят медленные реакции, но конечные продукты сразу не образуются.
Радиолиз кетонов и эфиров
Кетоны - органические вещества, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами
Отличительной особенностью кетонов и карбоновых кислот является образование димерных катион-радикалов в момент радиолиза. В карбоновых кислотах димерные катион-радикалы возникают при ионизации уже готовых димеров кислоты. Перенос протона внутри димерного катиона приводит к образованию радикалов RCOO с последующими декарбоксилированием и является определяющим процессом радиолиза
(RCOOH)2+→RCOOH2++RCOO→R+CO2
Простые эфиры
Эфиры - органические вещества, имеющие формулу R-O-R', где R и R' — алкильные, арильные или другие заместители
Радиационная химия простых эфиров аналогична спиртам. Основное число разрывов происходит по углерод-водородным α-связям и по кислород-углеродным связям, соответствующим кислород-водородным связям в спиртах. Основные продукты в этих процессах – газообразный водород, карбонильные соединения, спирты, предельные и непредельные низкомолекулярные углеводороды.