Пероксид

Из Википедије, слободне енциклопедије
Tipovi peroksida, od gore na dole: peroksidni jon, organski peroksid[1][2], organski hidroperoksid, perkiselina

Пероксид је хемијско једињење хемијских елемената са кисеоником, у којем се кисеоник јавља са оксидационим бројем -I. Најпознатији пероксид је пероксид водоника.[3][4]

Пероксид баријума налази примену у пиротехници. Пероксид натријума се користи за апсорбовање угљен диоксида и регенератор кисеоника (нпр. у подморницама), у след реакције:

2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2

Неки од најпознатијих пероксида су:

  • H2O2
  • Na2O2
  • K2O2
  • Rb2O2
  • Cs2O2
  • (NH4)2O2
  • MgO2. xH2O
  • CaO2
  • SrO2
  • BaO2
  • ZnO2
  • CdO2
  • HgO2

Такође постоје и супероксиди, код којих се кисеоник јавља са оксидационим бројем -½ нпр. KO2 - супероксид калијума.

Биохемија[уреди]

Пероксиди су обично веома реактивни и стога се појављују у природи у веома мало облика, међу којима, поред водоник-пероксида, и неки продукти поврћа као што су аскаридол и дериват пероксида простагландина. Водоник-пероксид јавља се на површини воде, у подземним водама и у атмосфери. Формира се под светлошћу или неким другим катализатором. Морска вода садржи од 0.5 до 14 милиграма по литру водоник-пероксида, свежа вода од 1 до 30. Водоник-пероксид формира се у људима и животињама, као и у кратко живом продукту у биохемијском процесу и токсичан је за ћелије. Токсичност потиче од оксидације протеина и ДНК од пероксидних јона.[5] Класа биолошких ензима СОД (супероксид дисмутаза) ствара се у скоро свим живим ћелијама као антиоксиданси. Они помажу разлагање супероксида у кисеоник и водоник-пероксид, који је убрѕо разложен помоћу ензима каталазе у кисеоник и воду.[6]

\mathrm{2\ O_2 ^-\ +\ 2\ H^+\ \xrightarrow {SOD}\ \ H_2O_2 +\ O_2}
Формирање водоник-пероксида помоћу супероксида дисмутазе (SOD)

Пероксизоми су органеле које се налазе у скоро свим еукариотским ћелијама.[7] Оне учествују у катаболизму дугих ланаца масних киселина, биосинтези плазмалогена. Приликом оксидације, оне производе водоник-пероксид.[8]

\mathrm{R{-}CH_2{-}CH_2{-}CO{-}SCoA\ +\ O_2\ \xrightarrow {FAD}\ \ R{-}CH{=}CH{-}CO{-}SCoA\ +\ H_2O_2}
FAD = Флавин аденин динуклеоид

Каталаза, још један пероксимални ензим, користи водоник-пероксид да оксидира друге субстрате, укључујући феноле, метанску (мрављу) киселину, формалдехид и алкохол. Овај процес такође отклања отрован водоник-пероксид у току процеса.

\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 + \mathrm{R'H}_2 \rightarrow \mathrm{R'} + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}

Ова реакција је важна у ћелијама јетре и бубрега, где пероксизоми неутралишу разне токсичне супстанце које уђу у крв. Један део алкохола (етанола) који људи унесу је оксидиран до ацеталдехида на овај начин. Такође, када се водоник-пероксид нагомила (скупи) у ћелији, каталаза га претвара у воду у следећој реакцији.

\mathrm{H_2O_2 \ \xrightarrow {CAT}\ \textstyle\frac12 O_2 + H_2O}

Још један извор водоник-пероксида је деградација аденозин-монофосфата који даје хипоксатин. Хипоксатин је затим катаболизован до ксантина а онда до уринске киселине, а катализатор у овој реакцији је ксантин оксидаза.

Деградација хипоксантина до уринарне киселине да се формира хидорген-пероксид. XO је овде ксантиноксидаза


Деградација гуанозина монофосфата даје ксантин као примарни продукт који је затим конвертован на исти начин у уринску киселину са формацијом водоник-пероксида.

Јаја морског јежа, убрзо након што су оплођена, производе водоник-пероксид. Он је убрзо разложен на OH- радикале. Радикали служе као покретачи радијалне полимеризације, која окружује јаја заштитним слојем полимера.

Буба бомбардер

Једна брста бубе (bombardier beetle на енглеском) може да баца корозивне и смрдљиве мехурове на своје непријатеље. Буба производи и складишти хидрохинон и водоник-пероксид, у два одвојена резервоара на задњем делу абдомена. Када је нападнута, буба грчи мишиће који гураху два реактанта кроз канале у одељак који садржи воду и смешу каталичких ензима. Када се комбинују, настаје бурна егзотермна хемијска реакција, температура расте скоро до тачке кључања воде (100 °C). Кључајућа течност непријатног мириса делом постаје гас и избачена је кроз спољашњи вентил уз гласан звук.

Синтеза водоник-пероксида[уреди]

Антрахинон - процес добијања водоник-пероксида

Најчешће коришћен метод синтезе водоник-пероксида је антрахинон процес. Антахинон је прво хидрогенизован до антахидрохинона. Ова редукована компонента је оксидирана са молекулима кисеоника, регенеришући антахинон и отпуштајући водоник-пероксид. Директна синтеза водоник-пероксида из водоника и кисеоника је неефикасна и тренутно се не употребљава у индустрији.

Многи пероксиди минералних соли, као што су пероксид-дисулфати и перкарбонати, могу бити добијени оксидацијом (помоћу анода) тих киселина. Материјал аноде мора бити стабилан на високим потенцијалима од неколико волти, тако да је углавном или платина или њене легуре.

\mathrm{2\ HSO_4^-\ \xrightarrow \ \ 2\ H^+\ +\ S_2O_8^{2-}\ +\ 2\ e^- \ \ \ \ E^0 = 2.123 V}
\mathrm{2\ SO_4^{2-}\ \xrightarrow \ \ S_2O_8^{2-}\ +\ 2\ e^- \ \ \ \ E^0 = 2.01 V}

Пероксидисумпорна киселина је у историји коришћена за прављење водоник-пероксида, помоћу метода развијеном на почетку 20. века.

\mathrm{H_2S_2O_8\ +\ 2\ H_2O\longrightarrow\ H_2O_2\ +\ 2\ H_2SO_4}

Овај процес захтева релативно високу концентрацију пероксидисумпорне киселине зато што разблаженији раствори стварају кисеоник уместо пероксида.

Органски пероксиди[уреди]

Органски пероксиди могу бити подељени у две велике групе, пероксикиселине и органске хидропероксиде. Прва група се прави од карбоксилних киселина а друга од етра или алкохола.

Прављење[уреди]

Већина пероксикиселина могу се добити у реакцији водоник-пероксида и одговарајуће карбоксилне киселине.

\mathrm{R{-}COOH\ +\ H_2O_2\longrightarrow\ R{-}COOOH\ +\ H_2O}
R је органска група

Други начин користи алил (киселински) халид уместо карбоксилне киселине. Овај начин се користи највише са ароматичним једињењима у бази да би се неутрализовао добијени хлороводоник.

\mathrm{R{-}COCl\ +\ H_2O_2\longrightarrow\ R{-}COOOH\ +\ HCl}

Ароматични алдехиди могу бити ауто-оксидирани у пероксикарбоксилну киселину.

\mathrm{Ar{-}CHO\ +\ O_2\longrightarrow\ Ar{-}COOOH}
Ar је арил

Продукти међутим делују са почетним адехидом градећи карбоксилну киселину.

\mathrm{Ar{-}COOOH\ +\ Ar{-}CHO\longrightarrow\ 2\ Ar{-}COOH}

Познато је неколико начина за синтезу алифатичних пероксида, као што је реакција диалкил-сулфата са алкалним раствором водоник-пероксида.[9][10] Овим методом, алкил-сулфат даје алкил групу и сулфатни јон формира напуштајућу групу (?).

\mathrm{R_2SO_4\ +\ H_2O_2\longrightarrow\ R{-}O{-}O{-}R\ +\ H_2SO_4}

Извори[уреди]

  1. ^ Clayden Jonathan, Nick Greeves, Stuart Warren, Peter Wothers (2001). Organic chemistry. Oxford, Oxfordshire: Oxford University Press. ISBN 0-19-850346-6. 
  2. ^ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th ed.). New York: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-72091-7. 
  3. ^ Housecroft C. E., Sharpe A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. 
  4. ^ Holleman A. F., Wiberg E. (2001). Inorganic Chemistry (1st edition ed.). San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5. 
  5. ^ Löffler G. and Petrides, P. E. Physiologische Chemie. 4 ed. pp. 288, Springer, Berlin 1988. ISBN 978-3-540-18163-7. (in German)
  6. ^ Löffler G. and Petrides, P. E. Physiologische Chemie. 4 ed. pp. 321-322, Springer, Berlin 1988. ISBN 978-3-540-18163-7. (in German)
  7. ^ Gabaldón T (2010). „Peroxisome diversity and evolution“. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 365 (1541): 765-73. DOI:10.1098/rstb.2009.0240. PMC 2817229. PMID 20124343. 
  8. ^ Nelson, David; Cox, Michael; Lehninger, Albert L. and Cox, Michael M. Lehninger Biochemie, pp. 663-664, Springer, 2001. ISBN 978-3-540-41813-9. (in German)
  9. ^ Medwedew, S. S.; Alexejewa, E. N. (1932). „Organic peroxides II. Of the reaction between benzoyl hydroperoxide or benzoyl peroxide and triphenylmethyl“. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series) 65 (2): 137. DOI:10.1002/cber.19320650204. 
  10. ^ Wiley, Richard Haven "Preparation of diaikyl peroxides" САД патент 2357298 Issue date: 1942

Литература[уреди]