Cơ chế chống oxi hóa của một chất phụ thuộc vào bản chất của chất đó. Một số cơ chế chống oxi hóa phổ biến sau được đề xuất đối với chất chống oxi hóa loại I: chuyển nguyên tử hydro (HAT), chuyển một electron (SET), chuyển proton-mất elecrtron (SPLET) và chuyển electron-proton (SEPT).

Cơ chế chuyển nguyên tử hydro (Hydrogen-Atom Transfer – HAT)

H-Ax + R^●­ → Ax^●  + RH (với H-Ax: chất chống oxi hóa)

HAT  đã được chứng tỏ là cơ chế chống oxi hoá quan trọng của nhiều hợp chất khác nhau, bao gồm: nhóm hợp chất polyphenol, glutathion, lipoic và trytophan cùng dẫn chất của nó. Năng lượng phân ly liên kết (BDE) là đại lượng đặc trưng cho quá trình này. Giả trị BDE càng nhỏ, khả năng phân cắt liên kết H-Ax càng lớn.

 

Cơ chế chuyển một electron (Single Electron Transfer – SET)

Gồm hai con đường khác nhau:

H-Ax + R^●­ → H-Ax^+●  + R^{- ­} (a)

H-Ax + R^●­ → H-Ax^+­-● + R⁺  (b)

Con đường (a) được xem là cơ chế quét gốc tự do quan trọng của một số chất chống oxi hóa: dạng enol của curcumin trong phản ứng với gốc NO₂^● và CCl₃OO^●, dẫn xuất catechin với gốc ROO^● và resveratrol với các gốc tự do của oxy; nó được đặc trưng bởi năng lượng ion hóa (IE) của chất chống oxi hóa. Con đường (b) được tìm thấy trong phản ứng giữa O₂^●- với xanthone và carotenoide, trong phản ứng giữa gốc NO với Trolox, caffeic acie, uric acid và genistein; đại lượng quan trọng của con đường này này là ái lực electron (EA) của chất chống oxi hóa.

Cơ chế chuyển proton-mất elecrtron (Sequential Proton-Loss Electron Transfer – SP-LET)

Có thể biểu diễn cơ chế bằng hai giai đoạn liên tiếp nhau sau đây:

H-Ax → Ax^- + H⁺  (c)

Ax^- + R^● → Ax^● + R^- (d)

SP-LET được Litwinienko và Ingold đề xuất năm 2003 và đến nay, ngày càng có nhiều nghiên cứu cho thấy đây là cơ chế chống oxi hóa quan trọng của các hợp chất phân cực, có thể kể đến: trolox, curcumin, vitamin E, quercetin và epicatechin, kaempferol… Hai thông số nhiệt động học đặc trưng cho cơ chế này bao gồm ái lực proton (PA) và năng lượng chuyển electron (ETE).

Cơ chế chuyển electron-proton (Sequential Electron-Proton Transfer – SE-PT)

SE-PT gồm hai bước: chuyển electron và deproton hóa nhưng với thứ tự ngược lại SP-LET:

H-Ax + R^●→ H-Ax^●+ + R^{- ­}(e)

H-Ax^●+ → Ax^● + H⁺ (f)

SE-PT được xác định là cơ chế chống oxi hóa chính của vitamin E khi phản ứng với DPPH và galvinoxyl, của a-tocopherol khi quét gốc tự do theroxyl. Cơ chế SET-PT có giai đoạn một được đặc trưng bởi năng lượng ion hóa (IE), giai đoạn hai được đặc trưng bởi năng lượng phân ly proton (PDE).