Nitrogen and Oxygen Centered Radicals (Landolt-Börnstein pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Springer

作者:J.A. Howard

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2004-05-04

價格:USD 6591.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9783540432760

叢書系列:

圖書標籤:

• 材料學
• Nitrogen radicals
• Oxygen radicals
• Radical chemistry
• Electron paramagnetic resonance
• Landolt-Börnstein
• Chemical physics
• Molecular structure
• Spectroscopy
• Reaction kinetics
• Nitrogen compounds
• Oxygen compounds

《氧與氮自由基：性質、反應與應用》 引言 自由基，一類擁有未成對電子的反應活性物種，在化學、生物學乃至材料科學等眾多領域扮演著至關重要的角色。它們是許多化學轉化過程中的關鍵中間體，也是氧化損傷、疾病發生以及衰老等生命現象的重要驅動因素。在眾多自由基傢族中，含氮和含氧自由基以其廣泛的存在、獨特的反應性和深遠的影響力，成為科學界持續關注的焦點。本專著深入探討瞭氧與氮自由基的閤成、結構、光譜學特徵、反應動力學以及在不同體係中的作用機製，旨在為研究人員提供一個全麵而深入的知識體係。 第一部分：基礎理論與閤成方法 第一章：自由基化學基礎 本章首先迴顧瞭自由基化學的基本概念，包括自由基的定義、電子結構、成鍵理論以及自由基的生成與猝滅機製。我們將重點闡述單電子轉移（SET）和單電子氧化還原（SEOR）過程在自由基形成中的核心作用。通過理解自由基的電子離域、共振穩定以及立體電子效應，讀者將能更好地預測和解釋自由基的反應行為。此外，本章還將介紹自由基鏈式反應的動力學模型，為理解自由基在復雜體係中的演化過程奠定理論基礎。 第二章：含氧自由基的閤成與錶徵 含氧自由基，如超氧自由基（O₂•⁻）、羥基自由基（•OH）和烷氧自由基（RO•），在生命活動和環境化學中無處不在。本章將詳細介紹這些關鍵含氧自由基的實驗室閤成方法。對於超氧自由基，我們將探討通過金屬催化劑與氧氣反應、電化學還原氧氣以及酶促反應等多種途徑。羥基自由基的製備將重點關注Fenton反應及其變體，以及非Fenton體係如光催化分解水産氫産氧過程的機製。烷氧自由基的閤成將涵蓋過氧化物的熱解、氧化偶聯以及金屬催化的C-H鍵活化等策略。 在錶徵方麵，本章將詳細介紹多種用於檢測和定量含氧自由基的先進技術。電子順磁共振（EPR）譜學作為一種直接探測自由基的經典方法，我們將詳細解析其譜學原理、信號解釋以及在研究自由基結構和動力學中的應用。此外，還將介紹間接檢測方法，如利用自由基的衍生化反應，通過高效液相色譜（HPLC）或氣相色譜（GC）進行定量分析。熒光探針技術，特彆是可用於活細胞內檢測的熒光探針，也將被深入討論。 第三章：含氮自由基的閤成與錶徵 含氮自由基，如硝基自由基（R₂NO•）、亞硝基自由基（RNO•）以及氮氧化物自由基（NO•），在有機閤成、催化以及生物信號傳導中發揮著關鍵作用。本章將聚焦於這些含氮自由基的閤成策略。對於硝基自由基，我們將探討從胺類化閤物齣發的氧化反應，如使用過氧化物或金屬氧化劑，以及從亞硝酸鹽衍生物齣發的閤成途徑。亞硝基自由基的製備將重點關注從肟類化閤物的氧化以及某些金屬催化反應。氮氧化物自由基的形成機製，包括其在生物體內的産生和代謝，也將被詳細闡述。 在錶徵方麵，本章將重點介紹EPR譜學在研究含氮自由基方麵的應用，包括其g值、超精細耦閤常數等參數的解析，以及如何利用EPR研究氮自由基的電子結構和空間構象。此外，我們將探討質譜技術，特彆是高分辨率質譜（HRMS），在識彆和量化含氮自由基及其衍生物中的應用。核磁共振（NMR）譜學在分析一些相對穩定的含氮自由基方麵也具有重要價值，我們將簡要介紹其原理和應用。 第二部分：反應性與作用機製 第四章：含氧自由基的反應性 本章將深入分析含氧自由基的化學反應性。超氧自由基作為一種弱氧化劑，在還原酶催化下可以參與多種生物氧化還原過程，也可歧化生成過氧化氫。羥基自由基作為最強的氧化自由基之一，能夠與幾乎所有有機物發生反應，包括氫原子奪取、單電子轉移以及加成反應。其反應的非選擇性特點使其在化學閤成和生物損傷中都扮演著重要角色。烷氧自由基則具有較高的反應活性，能夠通過β-裂解、氫原子轉移以及自由基重排等途徑進行轉化。 我們將重點探討含氧自由基在氧化損傷中的作用機製，包括對DNA、蛋白質和脂質的氧化修飾。在環境化學領域，含氧自由基是光化學反應和大氣化學的重要組成部分，本章將分析其在這些過程中的參與。此外，含氧自由基在催化氧化反應中的應用也將被提及，例如在某些有機閤成轉化中作為氧化劑或催化劑的輔助物種。 第五章：含氮自由基的反應性 本章將係統闡述含氮自由基的反應性。硝基自由基，尤其是TEMPO等穩定硝基自由基，因其獨特的電子結構，在有機閤成中被廣泛用作溫和的氧化劑，例如醇的選擇性氧化。它們也可作為自由基引發劑或抑製劑。亞硝基自由基作為一種活潑的自由基，可以參與偶聯反應、加成反應以及作為氧化劑。氮氧化物自由基（NO•）在生物體內扮演著重要的信號分子角色，其反應性受到其配體環境和氧化還原狀態的影響，能夠參與氧化還原反應、與金屬離子配位以及與其他自由基反應。 我們將重點關注含氮自由基在有機閤成中的應用，包括其作為氧化劑、還原劑、催化劑以及引發劑/抑製劑的特性。在生物醫學領域，NO•的信號轉導機製及其與自由基的其他物種的相互作用將得到詳細討論。此外，含氮自由基在材料科學中的應用，如在聚閤物閤成中的控製性聚閤，也將被介紹。 第六章：自由基在生物體係中的作用 本章將聚焦於含氧和含氮自由基在生命體係中的復雜作用。我們將詳細探討活性氧物種（ROS）和活性氮物種（RNS）的産生途徑，包括綫粒體電子傳遞鏈、酶促反應（如NADPH氧化酶、一氧化氮閤酶）以及外源性因素（如輻射、炎癥）。自由基在細胞信號傳導中的雙重作用將被深入分析，一方麵它們是正常的信號分子，參與調控細胞生長、分化和免疫應答；另一方麵，過量的自由基則會導緻氧化應激，損傷細胞大分子，引發多種疾病，如心血管疾病、神經退行性疾病、癌癥和衰老。 我們將詳細闡述自由基對DNA、蛋白質和脂質的損傷機製，以及細胞如何通過抗氧化防禦係統來清除自由基，維持氧化還原穩態。自由基在免疫係統中的作用，如吞噬細胞産生ROS/RNS殺滅病原體，也將被討論。最後，本章將簡要提及自由基與衰老過程的關聯，以及抗氧化療法在疾病治療中的潛力與局限性。 第七章：自由基在環境化學與材料科學中的應用 本章將拓展含氧和含氮自由基在環境和材料領域的應用。在環境化學方麵，我們將探討自由基在光化學反應、大氣氧化過程以及水體汙染物降解中的作用。例如，羥基自由基是高級氧化處理（AOPs）技術降解有機汙染物的重要活性物種。我們將分析自由基在自然界和人造環境中的産生、轉化和歸宿。 在材料科學領域，自由基化學為設計和閤成新型功能材料提供瞭重要工具。含氮自由基，特彆是穩定硝基自由基，在可控自由基聚閤（CRP）技術中發揮著關鍵作用，如硝基氧自由基介導的聚閤（NMP），能夠精確控製聚閤物的分子量、分子量分布和鏈結構。含氧自由基也可用於錶麵改性、催化劑的製備以及能源材料的開發。本章將通過具體的例子，展示自由基在構建高性能聚閤物、納米材料和催化劑方麵的應用。 結論與展望 本專著係統地闡述瞭氧與氮自由基的閤成、錶徵、反應性以及在不同領域中的應用。盡管對這些重要物種的理解已經取得瞭顯著進展，但仍有許多挑戰和機遇。未來的研究方嚮可能包括：開發更高效、更綠色的自由基閤成方法；進一步揭示復雜生物體係中自由基的動態調控機製；利用計算化學方法精確預測自由基的反應路徑和産物；以及在更廣泛的材料科學領域探索自由基的應用潛力。通過持續的深入研究，我們有望更好地理解和利用氧與氮自由基，為解決當前麵臨的科學和技術挑戰貢獻力量。

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這本精裝巨著，光是捧在手裏就能感受到它沉甸甸的學術分量。我最近在研究一些涉及到氮氧自由基的反應機理，手邊正好有幾本相關的綜述和教科書，但坦白說，很多都停留在較為基礎的層麵，或者隻是蜻蜓點水般地提一下關鍵結構。當我翻開這本《氮氧中心自由基》時，立刻被它那種近乎百科全書式的詳盡所震撼。它不是那種隻羅列已知事實的工具書，而是更像一部深度剖析的專論。我尤其欣賞其中對實驗技術細節的描述，那種深入到儀器參數和樣品製備的層麵，讓人感覺作者不僅是理論傢，更是經驗豐富的實踐者。對於任何一位打算在這一領域做齣原創性工作的研究者來說，這本書無疑是繞不開的一道坎，它為你鋪設瞭堅實的基礎，確保你在後續的探索中不會在基本概念上栽跟頭。那種對細節的執著，簡直到瞭吹毛求疵的地步，但恰恰是這種嚴謹，纔保證瞭信息的可靠性和深度。

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這本書的排版和印刷質量也值得稱贊，這在學術專著中往往容易被忽視的細節。紙張的質地厚實，即便是長時間在燈下翻閱，也不會産生明顯的眼部疲勞。圖錶的清晰度極高，無論是復雜的分子軌道示意圖還是關鍵的晶體結構圖，都縴毫畢現，這對於需要仔細比對和分析數據的讀者來說至關重要。我以前翻閱某些外文原版書時，經常因為低質量的掃描或印刷導緻關鍵的結構細節模糊不清，大大影響瞭閱讀體驗和信息接收效率。而這本《氮氧中心自由基》在視覺呈現上做到瞭極緻，它用高標準的物理載體，承載瞭高密度的學術信息，使得學習過程本身也成為一種享受，而不是一種負擔。這種對産品細節的關注，反映瞭齣版方對學術嚴肅性的高度承諾。

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說實話，剛拿到書的時候，我還有點擔心內容會過於陳舊，畢竟自由基化學領域新技術迭代非常快。然而，這本書的魅力在於它成功地在經典與前沿之間找到瞭一個絕佳的平衡點。它沒有盲目追逐最新的熱點，而是紮紮實實地構建瞭對核心氮氧自由基體係的理解框架，這些基礎原理和結構特徵是永恒的。同時，它巧妙地穿插瞭近些年來一些具有裏程碑意義的突破性發現，這些補充材料並沒有喧賓奪主，反而像珍珠一樣散落在體係之中，讓整個知識結構顯得既穩固又充滿活力。這種對經典理論的尊重和對前沿進展的審慎吸納，使得這本書的生命力得以延續。對於資深的科研人員而言，它是一部極好的“復習與校準”工具書，能夠幫助我們迴歸本源，確保我們的研究方嚮建立在最堅實的理論基石之上。

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我購買這本書的初衷是為瞭深入理解特定催化反應中涉及的瞬態氮氧物種的壽命和反應活性。我發現，許多標準教材僅僅將它們定義為“中間體”，卻很少深入探討其電子結構如何影響其宏觀反應速率。這本書在這方麵提供瞭極其細緻的討論，它不僅僅描述瞭“是什麼”，更著重解釋瞭“為什麼是這樣”以及“如何利用這種特性”。特彆是它對不同溶劑環境、溫度變化如何影響自由基電子自鏇密度分布的定量分析，給瞭我極大的啓發。這不再是簡單的定性描述，而是深入到瞭量子化學計算的層次，並將其與實際的化學轉化效率掛鈎。對於從事精細有機閤成或者材料科學中涉及氧化還原過程的同仁來說，這本書提供的洞察力是無價的，它將理論的深度轉化為實際的閤成工具箱。

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讀完前幾章，我最大的感受是，作者在信息的組織和邏輯遞進上展現瞭大師級的功力。它不像有些參考書那樣，將大量信息堆砌在一起，讓人望而卻步，而是采用瞭極為清晰的脈絡，一步步引導讀者深入理解這些高活性的物種是如何穩定存在、如何被精確錶徵的。特彆是關於電子順磁共振（EPR）譜學在自由基研究中的應用部分，講解得尤為精彩。它沒有僅僅停留在公式的堆砌，而是通過大量的實例圖譜分析，手把手地教你如何從復雜的信號中“解碼”齣分子的幾何構型和電子結構信息。這對於我這種偏嚮計算化學背景的研究者來說，極大地彌補瞭實驗操作知識上的盲區。可以說，這本書不僅僅是知識的傳遞，更像是一種思維方式的培養，讓你學會如何用最直接、最有力的數據去佐證或推翻一個假設。

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