sličica|Skeletni formuli 1-hidroksi-2(1H)-piridintiona in njegovega tavtomera Hidroksilni radikal •OH je nevtralna oblika hidroksidnega iona (OH−). Hidroksilni radikali so izredno reaktivni (zlahka postanejo hidroksilna skupina) in posledično kratkoživi; vendar pa so pomemben sestavni del radikalske kemije. Nastanejo predvsem z razgradnjo hidroperoksidov (ROOH) ali v atmosferski kemiji z reakcijo med vzburjenim atomarnim kisika in vodo. Je tudi pomemben radikal v jedrski kemiji, saj vodi do nastanka vodikovega peroksida in kisika, ki lahko povečata korozijo v hladilnih sistemih, izpostavljenih radioaktivnem sevanju. Hidroksilni radikali nastajajo tudi pri razpadu H2O2 zaradi UV-sevanja (predlagano leta 1879) in verjetno v Fentonovi reakciji, kjer sledovi reduciranih prehodnih kovin katalizirajo preko peroksida posredovano oksidacijo organskih spojin.
V organski sintezi so hidroksilni radikale najpogosteje tvori s fotolizo 1-hidroksi-2(1H)-piridinetiona (na sliki).
Hidroksilni radikal pogosto imenujemo tudi "čistilo" troposfere, ker tam reagira z veliko škodljivimi snovmi. Razgrajuje jih s "krekingom", ki je pogosto prvi korak pri njihovi odstranitvi. Pomembno vlogo ima tudi pri odpravljanju nekaterih toplogrednih plinov, kot sta metan in ozon. Hitrost reakcije s hidroksilnim radikalom pogosto določa, kako dolgo se škodljiva snov zadržuje v ozračju, če ni prej podvržena fotolizi ali je ne izpere dež. Metan, ki reagira relativno počasi, ima povprečno življenjsko dobo nad 5 leti, veliko različnih CFC pa celo 50 let ali več. Drugi onesnaževalci, kot so večji ogljikovodiki, so lahko odstranjeni že v nekaj urah
Prva reakcija mnogih hlapnih organskih spojin je odstranitev vodikovega atoma; tvori se vodo in alkilni radikal (R•):
•OH + RH → H2O + R•
Alkilni radikali običajno hitro reagirajo s kisikom; tvori se peroksi radikal:
R• + O2 → RO•2
Usoda tega radikala v troposferi je odvisna od dejavnikov kot so količina sončne svetlobe, onesnaženost v ozračju in narava alkilnega radikala, iz katerega je nastal.(See chapters 12 & 13 in External Links "University Lecture notes on Atmospheric chemistry)
Biološki pomen Hidroksilni radikali nastajajo občasno kot stranski produkt imunske dejavnosti. Makrofagi in celice mikroglije najpogosteje tvorijo to spojino kot odgovor na določene povzročitelje bolezni, kot so nekatere bakterije. Uničujoče delovanje hidroksilnih radikalov je bilo povezano z več nevrološkimi avtoimunskimi boleznimi, kjer so imunske celice prekomerno aktivirane in postanejo strupene za sosednje zdrave celice.
Hidroksilni radikal lahko poškoduje skoraj vse vrste makromolekul: ogljikove hidrate, nukleinske kisline (mutacije), lipide (lipidna peroksidacija) in aminokisline (npr. pretvorba fenilalanina v m-tirozinn o-tirozin).. Hidroksilni radikal ima zelo kratek in vivo razpolovni čas (približno 10-9 sekund) in visoko reaktivnost. Zaradi tega je zelo nevaren za organizem.
Za razliko od superoksidaa, ki ga lahko odstranjuje encim superoksid-dismutaza, hidroksilnih radikalov ni mogoče odpraviti z encimsko reakcijo.
Uporaba pri čiščenju vode Hidroksilni radikali igrajo ključno vlogo pri oksidativnem uničenju organskih onesnaževalcev z vrsto metodologij, skupno znanih kot napredni oksidacijski procesi ("advanced oxidation processes" ali AOP-ji). Uničenje škodljivih snovi z AOP-ji temelji na neselektivnih reakcijah hidroksilnih radikalov na organskih spojinah. Ta proces je zelo učinkovit proti vrsti onesnaževalcev, vključno s pesticidi, farmacevtskimi spojinami, barvili, itd.sličica|Primerjava hidroksidnega iona in hidroksilnega radikalna
Pomen v Zemljini atmosferi Hidroksilni radikal •OH je eden glavnih kemijskih zvrsti za nadzor oksidativne kapacitete Zemljine atmosfere, kjer vpliva na koncentracijo in porazdelitev toplogrednih plinov in škodljivih snovi. Je najbolj razširjen oksidant v troposferi, najnižjem delu atmosfere. Razumevanje variabilnosti •OH je pomembno pri vrednotenju vplivov človeka na ozračje in podnebje. Zvrst •OH ima v atmosferi življenjsko dobo krajšo od sekunde. Razumevanja vloge •OH v procesu oksidacije metana (CH4) v ozračju, najprej v ogljikov monoksid (CO) in nato v ogljikov dioksid (CO2), je pomembno za ocenjevanje časa zadrževanja tega toplogrednega plina, skupni "ogljikov proračun" troposfere in njegov vpliv na proces globalnega segrevanja. Življenjska doba •OH v Zemljini atmosferi je kratka, zato so koncentracije •OH v zraku zelo nizke; za njegovo neposredno zaznavanje so potrebne zelo občutljive metode. Svetovno povprečje koncentracije hidroksilnih radikalov so bile izmerjene posredno z analizo metilkloroforma (CH3CCl3), prisotnega v zraku. Iz rezultatov je razvidno, da je medletna variabilnost v koncentraciji •OH, ocenjena iz meritev CH3CCl3, majhna, kar pomeni, da je globalni •OH na splošno dobro pufran pred motnjami. Ta majhna variabilnost je skladna z meritvami metana in drugih plinov v sledeh, ki jih povečini oksidira •OH, kot tudi z globalimi izračuni fotokemičnih modelov.
V letu 2014 so raziskovalci poročali o odkritu "luknje" oz. odsotnosti hidroksilnih radikalov preko celotne globine troposfere na velikem območju tropskega zahodnega Tihega oceana. Domnevajo, da ta luknja omogoča uhajanje velike količine kemikalij, ki uničujejo ozon, v stratosfero, in da to lahko precej krepi tanjšanje ozonskega plašča v polarnih regijah, s čimer ima potencialno velike posledice za Zemljino podnebje.
Reference
Kategorija:Alkoholi Kategorija:Biološki procesi Kategorija:Okoljska kemija Kategorija:Prosti radikali Kategorija:Hidroksidi