Autooxidace je oxidace zprostředkovávaná kyslíkem za běžné teploty bez působení ohně nebo elektrického výboje;[1] obvykle se takto označuje postupný rozklad organických sloučenin za pokojové teploty. Autooxidace zprostředkovává například žluknutí potravin,[2] a vysychání barev a olejů.[3]
Jedná se o důležitý proces pro chemický průmysl i biochemii.[4] K autooxidacím lze také zařadit fotooxygenace a katalytické oxidace.
Tyto reakce probíhají jako radikálové řetězové reakce, kde navázání kyslíku vede ke tvorbě hydroperoxylových a peroxidových radikálů.[5]
Na začátku se obvykle objevuje období nízké reaktivity, nazývané indukční perioda, po němž následuje nárůst tvorby kyslíku, vedoucí k autokatalytické reakci, kterou lze řídit pouze pomocí antioxidantů. Tímto způsobem se oxidují zejména nenasycené sloučeniny.
Autooxidace jsou obvykle nežádoucí, ale některé byly zahrnuty do řízených chemických syntéz. V těchto případech se jako autooxidace označují také samovolné reakce s kyslíkem za zvýšených teplot, jako je například kumenový proces.
Mechanismus radikálových řetězových reakcí bývá někdy nazýván Bollandovým-Geeovým mechanismem[6] a byl původně navržen pro oxidaci kaučuků,[7] ale je použitelný i u řady dalších látek. Skládá se z iniciace, propagace, a terminace.[8]
Iniciaci může zprostředkovávat mnoho různých radikálových iniciátorů;[9] autooxidace nenasycených sloučenin spouští například singletový kyslík,[10] ozon, nebo oxid dusičitý.[11]
Nasycené polymery, například polyalkeny, by měly být vůči autooxidacím odolné, ale zpravidla obsahují hydroperoxidy vzniklé tepelnou oxidací během vysokoteplotního zpracovávání, jež mohou sloužit jako iniciátory.[12][13]
V živých organismech jsou iniciátory zpravidla reaktivní formy kyslíku. V průmyslu se iniciátory, například benzoylperoxid, záměrně přidávají do reakčních směsí.
Při výše uvedených procesech se vytvářejí radikálová centra na uhlíkových atomech polymerních řetězců (R•), obvykle odštěpením vodíku z nestabilních vazeb C-H. Vzniklé radikály poté reagují s O2 za tvorby peroxylových radikálů (ROO•), které odštěpují další vodíky a vytváří hydroperoxidy (ROOH) a nové uhlíkaté radikály. Hydroperoxidy poté mohou homolytickými reakcemi tvořit další radikály,[14] čímž se reakce urychluje. S růstem koncentrace radikálů se zvyšuje i rychlost terminací, kdy dochází ke spojování nebo disproporcionaci radikálů.
Autooxidace nenasycených mastných kyselin způsobuje jejich překřižování a tvorbu polymerů.[15]
Tento jev je znám od starověku a je podstatou vysychání olejů, používaných do nátěrů;[16] příkladem může být lněný olej, obsahující velký podíl nenasycených mastných kyselin.
Autooxidační reakce mohou také některé polymery, například plasty, rozkládat.[17] Náchylnost polymeru k takovému rozkladu závisí na jeho struktuře; náchylnější bývají řetězce obsahující nenasycené skupiny, allylové a benzylové vazby C−H a terciární uhlíky, jako jsou kaučuky. Autooxidaci lze zamezit přidáním stabilizátorů nebo urychlit biodegradačními látkami . Podobně se používají antioxidační přísady do olejů a aditiv do paliv, která brání autooxidaci.
Zabránění autooxidacím v potravinách a nápojích se dosahuje obvykle používáním konzervantů nebo vytvářením konzerv. Tuky, obzvláště nenasycené, žluknou, a to i za nízkých teplot,[18] autooxidace ale probíhají i u mnoha dalších potravin. Ve víně se nachází velké množství autooxidovatelných látek, jako jsou polyfenoly, polysacharidy, a bílkoviny. Reakce způsobující hnědnutí řady potravin, jako jsou nakrájená jablka, lze považovat za autooxidace, i když jde většinou o enzymatické děje, jakým je například peroxidace lipidů, které mají jiné mechanismy.
Autooxidace se zapojují do výroby mnoha různých látek:
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Autoxidation na anglické Wikipedii.