負碳離子

負碳離子

帶有負電荷的碳離子。是有機合成反應中一類重要的活性中間體。負碳離子具有一對孤對電子,占有sp3雜化軌道,形成四面體結構,這種結構往往發生迅速的構型轉化,負碳離子從廣義上可理解是一種強的路易斯鹼(見酸鹼理論),如表所示。負碳離子鹼性的大小主要受到結構中共軛效應、誘導效應和雜化作用等三個方面的影響。由於R-的pKa值很難測定,一般以它的共軛酸RH的pKa來間接對比。與負碳離子相應的烴的pKa值越小,即酸性越強,其負碳離子就越穩定,其鹼性也就越弱。 

基本信息

概述

帶有負電荷的碳離子。是有機合成反應中一類重要的活性中間體。負碳離子具有一對孤對電子,占有sp3 雜化軌道,形成四面體結構,這種結構往往發生迅速的構型轉化,如R3C- (R為烴基):

負碳離子

負碳離子從廣義上可理解是一種強的路易斯鹼(見酸鹼理論),如表所示。負碳離子鹼性的大小主要受到結構中共軛效應誘導效應雜化作用等三個方面的影響。由於R- 的pKa值很難測定,一般以它的共軛酸RH的pKa來間接對比。與負碳離子相應的烴的pKa值越小,即酸性越強,其負碳離子就越穩定,其鹼性也就越弱。
負碳離子負碳離子
負碳離子一般通過烴類(RH)與強鹼(BM)的反應,或鹵代烴(R—X)與活潑金屬(MⅠ或MⅡ)的反應來製備,如下列反應所示:

負碳離子

式中MⅠ為鋰、鈉等鹼金屬;MⅡ為鎂等鹼土金屬。
負碳離子極其活潑,除很少數情況外,至今尚未分離成功。然而大量實驗事實已證明了它的存在。

主要反應

是與正性分子或基團的結合,也就是廣義的路易斯酸-鹼反應,或者與具有空軌道的基團結合。有時負碳離子參與加成反應重排反應,或者本身被氧化成自由基。典型的反應有:親核加成反應、親電取代反應、芳香族親核取代反應、重排反應和消除反應等。其中麥可加成反應套用範圍最廣泛,它一般是通過負碳離子中間體歷程來進行的。典型的麥可加成反應就是α,β-不飽和羰基化合物與HY在強鹼作用下發生的1,4或1,2加成反應。HY是指相鄰具有羰基、硝基、氰基等負性基團的負碳離子的共軛酸,如丙二酸二乙酯HCH(COOC2H5)2型化合物。反應一般分二步進行:

負碳離子

第一步是在強鹼作用下親核試劑 Y- 加成在碳-碳雙鍵上,形成A結構。同時,A結構中的負電荷進一步移到羰基的氧原子上,形成B結構。第二步是A或B與HY反應,由A得到1,2加成物,由B得到1,4加成物。一般來說,A、B結構可以互相轉移,但由於B比A結構穩定,所以主要得到1,4加成物。

科學延伸

失去電子的分子(團)或原子顯示正電性叫正離子,獲得多餘電子的分子(團)或原子顯示負電性叫負離子。
空氣負離子又稱負氧離子,是指獲得1個或1個以上的電子帶負電荷的氧氣離子。空氣主要成分是氮、氧、二氧化碳和水蒸氣。氮占78%,氧占21%,二氧化碳占0.03%,氮對電子無親和力,只有氧和二氧化碳對電子有親和力,但氧含量是二氧化碳含量的700倍,因此,空氣中生成的負離子絕大多數是空氣負氧離子。它是空氣中的氧分子結合了自由電子而形成的。自然界的放電(閃電)現象、光電效應、噴泉、瀑布等都能使周圍空氣電離,形成負氧離子。負離子具有極佳的淨化除塵,減少二手菸危害、改善預防呼吸道疾病、改善睡眠、抗氧化、防衰老、清除體內自由基、降低血液粘稠度的效果,在醫學界享有“維他氧”“空氣維生素”“長壽素”“空氣維他命”等美稱。

生態級負離子

生態級負離子是一種等同於大自然的空氣負離子,也叫輕離子或小離子,具有活性高、遷移距離遠的特點。
空氣負離子按其遷移距離和粒徑大小分為:大、中、小三種離子。對人有益的是小離子,也稱為輕離子,其具有良好的生物活性只有小離子或稱之為小離子團才能進入生物體,
醫學研究表明:對人體有醫療保健作用的是生態負離子。因為只有生態負離子才易於透過人體的血腦屏障,發揮其生物效應。大自然中的空氣負離子之所以造就眾多長壽村,是因為生態負離子比例高,生態負離子由於活性高、遷移距離遠從而在長壽地區上空形成負離子浴環境。

生態級負離子的特性

1.粒徑小
2.活性高 
3.擴散距離遠
4.抗氧化性:負離子的抗氧化性是一種基本化學原理,化學反應就是電子層上電子的交換,失去電子的分子(團)或原子顯示正電性叫正離子,獲得多餘電子的分子(團)或原子顯示負電性叫負離子。負離子帶有負電位,即有多餘的電子,可以補充給老化細胞或血球電子。在生物體內,脂質的電子被搶奪,會氧化成老年斑;蛋白質的電子被搶奪,細胞功能將失常;基因的電子被搶奪,就會得癌症。在生物體內,這種搶奪電子的物質被稱為“自由基”,從量子醫學層次講,電子被搶奪是萬病之源。氧離子帶有負電位,即有多餘的電子,電子補充給自由基後,自由基被還原即消除了自由基,而自身轉變為氧分子O2。

生態級負離子的生成

1.負離子轉換器技術(Negativeionconverter)
負離子轉換器技術(Negativeion
converter)可以將人工生成的負離子轉換成等同於大自然的生態級小粒徑負離子。生態級負氧離子粒徑小、活性高、遷移距離遠,可在4—5米的範圍內形成負離子浴環境,無需安裝風機,真正實現了“零”噪音。(負離子轉換器專利號:2010101677961) 使用離子轉換器的生成的負離子具有以下特點:
1.離子粒徑小,活性高,易透過血腦屏障,發揮負離子對人體的健康作用。
2.離子動能高,遷移距離遠,形成離子浴環境。
3.負離子純度高,沒有臭氧等有害衍生物產生。
4.生成器持續工作,負離子持續發生;
本技術的效果通過了中科院、清華大學、中國疾病預防控制中心的驗證,中科院專家介紹該技術的發明套用在國際上處於絕對領先地位,屬於尖端技術。
2.納子富勒烯負離子釋放器技術(Nanofuiierenenegativeionrelease)
富勒烯是採用納米技術製造的電觸媒材料,是一種接近超導的材料,電阻幾乎等於零。在電離子通過該材料時,會產生強大的共振效應,因此極利於電離子的游離析出,所以不像傳統的離子釋放材料(普通碳纖維金屬等)需要很強的電流。只需比較微弱的電流即可釋放大劑量、高純度的負氧離子。可在空間形成純淨的生態負離子浴環境。同時沒有臭氧、超氧化物、氮化物、輻射等衍生污染物產生。是與大自然最接近的生態級負離子生成技術。(納子富勒烯負離子釋放器專利號:2010202632997)
3.生態負離子生成晶片技術(Ecologicalanionchip)
生態負離子生成晶片專利號:2012204339016
離子變換器專利號:2011101469588
4.生態負離子生成系統介紹
生態負離子生成系統由生態負離子晶片(Ecologicalanionchip)及納子富勒烯負離子釋放器(Nanofuiierene
negativeionrelease)構成。生態負離子晶片將壓電陶瓷負離子發生器及離子變換器(Ion
converter)高度集成,不僅實現了生態級負離子的生成,而且極大的減小了負離子產品的體積,是目前全球最為領先的生態負離子生成技術。
離子變換器是負離子轉換器的升級版,其實質是套用於負離子生成系統的脈衝頻率增強器。脈衝頻率增強器能有效提高負離子的脈動能量,使利用此技術的空氣負離
子功能電器產生小粒徑、高活性的生態級負氧離子。富勒烯是採用納米技術製造的電觸媒材料,是一種接近超導的材料,電阻幾乎等於零。在電離子通過該材料時,
會產生強大的共振效應,因此極利於電離子的游離析出,所以不像傳統的離子釋放材料(普通碳纖維金屬等)需要很強的電流。只需比較微弱的電流即可釋放大劑
量、高純度的負離子。可在空間形成純淨的生態負離子浴環境,沒有臭氧、超氧化物、氮化物、輻射等衍生污染物產生。是目前解決負離子生成系統產生衍生物最為
有效的技術。

生態級負離子的作用

空氣中含有氧,這個氧是不帶電的中性氧分子,可是1889年德國科學家Elster發現空氣中不僅有不帶電的中性氧分子,還有帶電的氧離子存在,這就是空氣負氧離子。可是它有什麼意義呢,當時並不知道,直到1902年,美國學者Aschkinass明確了它的生物學意義以後,人們才逐漸認識到空氣負離子的四大功能。他們通過大量的實踐、探索、積累,建立了一系列臨床模型,逐步形成了這一學科的理論基礎,並於1996年研製成功了全球第一台醫用負離子治療儀。可使破環生命體健康的酸性、氧化、活性氧、乳酸等因素逐漸減少,激活細胞組織的新陳代謝,給生命體內部創造良好的環境,造就健康的身體。從而加強生命體自身的恢復力與自然治癒能力,進而克服疾病。
1.衛生保健
空氣負離子是對人體健康非常有益的一種物質。當人們通過呼吸將空氣負離子送進肺泡時,能刺激神經系統產生良好效應,經血液循環把所帶電荷送到全身組織細胞中,能改善心肌功能,增強心肌營養和細胞代謝,提高免疫能力,促進健康。人吸入一定濃度的空氣負離子能調節神經系統功能,促進血液循環,使人精力充沛,健康長壽。如吸入相當量的空氣負離子,還能驅除哮喘、高血壓、神經衰弱、肺氣腫、冠心病等疾患。由於這種負離子對機體的明顯作用,故它將成為一項重要的室內衛生狀況的評價指標。
2.保護環境
由於環境污染產生了大量的正離子,而負離子數在明顯減少,人們希望改善居室和工作環境的空氣品質,享受到大自然濃度的空氣負離子。人體的自然防衛只能對付大顆粒的煙塵,而對低於1~2μm的顆粒就無能為力了。因而這些微粒能順利進入肺內而引起各種疾病。負離子纖維中的負離子在空氣中呈“Z”字形移動,很容易給細菌、灰塵、煙霧微粒以及水滴等輸送負電荷,電荷能中和空氣中的塵埃、細菌、病毒等物質,與這些微粒聚集成球後落到地面,使污濁空氣轉化成新鮮清淨的空氣,從而淨化空氣。

生態級負離子的影響

負離子對人體系統的影響

據專家觀察研究認為,負離子對人體主要有以下作用:是對神經系統的影響,可使大腦皮層功能及腦力活動加強,精神振奮,工作效益提高,能使睡眠質量得到改善。負離子還可使腦組織的氧化過程力度加強,使腦組織獲得更多的氧。是對心血管系統的影響。據學者觀察,負離子有明顯擴張血管的作用,可解除動脈血管痙攣,達到降低血壓的目的,負離子對於改善心臟功能能改善心肌營養也大有好處,有利於高血壓和心腦血管疾患病人的病情恢復。是對血液系統的影響。研究證實,負離子有使血液變慢,延長凝血時間的作用,能使血中含氧量增加,有利於血氧輸送、吸收和利用。負離子對呼吸系統的影響最明顯。這是因為負離子是通過呼吸道進入人體的,它可以提高人的肺活量。有人曾經實驗,在玻璃面罩中吸入空氣負離子30分鐘,可使肺部吸收氧氣量增加2%,而排出二氧化碳量可增加14.5%,故負離子有改善和增加肺功能的作用。

負離子對人體細胞的影響

負離子是致癌活性氧的剋星!實驗證明負離子常用來清新空氣,在充滿負離子的房間生活會讓人感到心情愉快。日本富山醫藥大學田澤賢次教授等人發現,負離子還可以增加人體內的抗氧化物,降低活性氧對人體的傷害。據《讀賣新聞》晚刊24日報導,人體內過量的活性氧會對細胞蛋白質造成傷害,從而誘發癌症。因此,如何減少人體內的活性氧一直是專家關注的課題。田澤教授等人為此做了這樣的一個實驗:在一個房間內安裝負離子發生裝置,離裝置3米以內的區域每平方厘米負離子數可達到約2.7萬個,是另一個不安裝該裝置房間的27倍。研究人員將進行劇烈運動、體內產生活性氧的11名運動員分成兩組,分別讓他們在這兩個房間入睡,然後檢查他們的血液和尿液。結果發現,睡在有負離子發生裝置房間的運動員,其體內對抗活性氧的抗氧化物質泛醇約增加5倍,促進被活性氧傷害的細胞核和細胞膜再生的物質也增加了三分之一。研究人員由此認為,負離子可降低甚至抵制活性氧對人體細胞的損害。

負離子對提高自愈的影響

負離子是鹼性物質,而正離子則是酸性物質。正離子的增強,是體內活性氧增多,使得血液、體液傾向於酸性,降低了對生命活動發揮重要作用的免疫力。由於免疫力降低,體內攝取不到營養,蓄積的代謝產物、二氧化碳無法得到排泄,導致毒素在體內堆積,容易導致各種組織和自主神經的功能失調,引起風濕、神經痛等各種慢性疾病。相反,負離子可以中和氧化物質,使之傾向於弱鹼性,將氧化的細胞間液導向弱鹼性,因此,氧、營養物質被充分吸收進細胞內,使得細胞機能加強,提高自身的自愈能力。

生態級負離子的套用

19世紀末,德國學者菲利浦·萊昂納德(Philip.lionad)博士第一次在學術上闡述了負離子對人體的功效

20世紀中葉美國加州大學的A.P.Kragan教授和他領導的研究小組開創了離子生物效應的微觀研究與實驗,Kragan教授做了大量的動植物和人體試驗。發現負離子具有延長生物壽命1/3的功能。

1932年美國RCA公司Hamsen發明了世界上第一台醫用空氣負離子發生器,我國1978年由伊朗的沙啥瓦特博士引進一台電子儀器——生物濾器(biologicalfilter),即我國負離子發生器的前身;

2010年成功研發負離子轉換器和納子富勒烯負離子釋放器專利技術,突破傳統負離子生成技術瓶頸,可以生成等同於大自然的小粒徑、高活性生態級負離子。開創了負離子生成技術的生態時代。

生態級負離子的實踐

1、使各組織細胞活化、增強免疫力,對於維持人體健康具有極大的作用;

2、使細胞新陳代謝旺盛、提高其自然治癒力,防止細胞老化、創造年輕的身心;

3、使體內蓄積的廢物或毒素及造成神經、肌肉疼痛等原因的物質----弱酸被迅速分解掉,從而消除疼痛及疲勞;

4、中和正離子並使其還原,能夠消除肌肉緊張、減輕精神壓力,對於失眠症具有超乎尋常的效果;

5、恢復血管的彈性,促進毛細血管微循環的順暢,改善肢端冷感症;

6、使細胞活化、改善過敏體質、強化身體的抵抗力、根治異位性皮膚炎;

7、及時排除皮膚內的廢物,促進皮膚細胞活化,對於美容具有超群的療效;

8、使酸性化的生物體變成弱鹼性,促進細胞組織的膠原蛋白生成,並分解、燃燒糖,因此對於糖尿病具有驚人的效果。

參考書目

 D.J.Cram, Fundamentals of Carbanion Chemistry,Academic Press, New York, 1965.

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