Триоксидан
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК Триоксидан (только предварительно выбранное название) [1] | |
| Систематическое название ИЮПАК триоксид дигидрогена | |
| Другие имена Триоксид водорода Дигидрокси эфир | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| 200290 | |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| H2OH2O3 | |
| Молярная масса | 50.013 g·mol −1 |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения | перекись водорода ; озонид водорода ; Гидропероксил |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Триоксидан (систематически называемый триоксидом водорода , [2] [3] ), также называемый триоксидом водорода [4] [5] представляет собой неорганическое соединение с химической формулой H[O]
3 H (можно записать как [H( µ -O
3 )H] или [H
22О
3 ] ). Это один из нестабильных полиоксидов водорода . [4] В водных растворах триоксидан разлагается с образованием воды и синглетного кислорода :
Обратная реакция — присоединение синглетного кислорода к воде — обычно не происходит, отчасти из-за нехватки синглетного кислорода. Однако известно, что в биологических системах озон образуется из синглетного кислорода, и предполагаемый механизм заключается в катализируемом антителами производстве триоксидана из синглетного кислорода. [2]
Подготовка
[ редактировать ]Триоксидан можно получить в небольших, но обнаруживаемых количествах в реакциях озона и перекиси водорода или электролизом воды . Большие количества были получены реакцией озона с органическими восстановителями при низких температурах в различных органических растворителях, например антрахиноновым процессом . Он также образуется при разложении органических гидротриоксидов (ROOOH). [3] Альтернативно триоксидан можно получить восстановлением озона 1,2-дифенилгидразином при низкой температуре. Используя версию последнего, связанную со смолой, можно выделить относительно чистый триоксидан в виде раствора в органическом растворителе. Приготовление растворов высокой чистоты возможно с использованием катализатора метилтриоксорения(VII) . [5] В ацетоне -д 6 при −20 °С характеристика 1 Сигнал H ЯМР триоксидана можно было наблюдать при химическом сдвиге 13,1 м.д. [3] Растворы триоксида водорода в диэтиловом эфире можно безопасно хранить при температуре -20 ° C до недели. [5]
Реакция озона с перекисью водорода известна как «пероксоновый процесс». Эту смесь уже некоторое время используют для очистки грунтовых вод, загрязненных органическими соединениями. В результате реакции образуются H 2 O 3 и H 2 O 5 . [6]
Структура
[ редактировать ]В 1970–75 годах Жигер и др. наблюдали инфракрасные и рамановские спектры разбавленных водных растворов триоксидана. [4] В 2005 году триоксидан был обнаружен экспериментально методом микроволновой спектроскопии в сверхзвуковой струе. Молекула имеет перекошенную структуру с двугранным углом кислород-кислород-кислород-водород 81,8 °. кислород-кислород Длины связей 142,8 пикометра немного короче, чем связи кислород-кислород 146,4 пм в перекиси водорода . [7] Кажется, также существуют различные димерные и тримерные формы.
Наблюдается тенденция увеличения кислотности газовой фазы и соответствующего p K a по мере увеличения числа атомов кислорода в цепи в HO n структурах H ( n =1,2,3). [8]
Реакции
[ редактировать ]Триоксидан легко разлагается на воду и синглетный кислород с периодом полураспада около 16 минут в органических растворителях при комнатной температуре и всего лишь миллисекунды в воде. Он реагирует с органическими сульфидами с образованием сульфоксидов , но о его реакционной способности мало что известно.
Недавние исследования показали, что триоксидан является активным ингредиентом, ответственным за антимикробные свойства хорошо известной смеси озона и перекиси водорода . Поскольку эти два соединения также присутствуют в биологических системах, утверждается, что антитела в организме человека могут генерировать триоксидан как мощный окислитель против вторгающихся бактерий. [2] [9] Источником соединения в биологических системах является реакция синглетного кислорода с водой (идущая, естественно, в обоих направлениях, в зависимости от концентрации), при этом синглетный кислород вырабатывается иммунными клетками. [3] [10]
Вычислительная химия предсказывает, что существует больше молекул кислородных цепей или полиоксидов водорода и что даже бесконечно длинные кислородные цепи могут существовать в низкотемпературном газе. Благодаря этим спектроскопическим данным поиск молекул такого типа может начаться в межзвездном пространстве . [7] Публикация 2022 года предположила возможность присутствия обнаруживаемых концентраций полиоксидов в атмосфере. [11]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 1024. дои : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
- ^ Jump up to: а б с Ниффелер, ПТ; Бойл, Северная Каролина; Элтепу, Л.; Вонг, Ч.-Х.; Эшенмозер, А.; Лернер, РА; Вентворт-младший, П. (2004). «Диоксид водорода (HOOOH) образуется в ходе термической реакции между перекисью водорода и озоном». Энджью. хим. Межд. Эд. 43 (35): 4656–4659. дои : 10.1002/anie.200460457 . ПМИД 15317003 .
- ^ Jump up to: а б с д Плесничар, Б. (2005). «Прогресс в химии триоксида водорода (HOOOH)» (PDF) . Акта Хим. Слав. 52 : 1–12.
- ^ Jump up to: а б с Церковник, Дж.; Плесничар, Б. (2013). «Последние достижения в химии триоксида водорода (HOOOH)». хим. Откр. 113 (10): 7930–7951. дои : 10.1021/cr300512s . ПМИД 23808683 .
- ^ Jump up to: а б с Стрле, Г.; Черковник, Дж. (2015), «Простое и эффективное получение триоксида водорода высокой чистоты (HOOOH)», Angew. хим. Межд. Эд. , 54 (34): 9917–9920, doi : 10.1002/anie.201504084 , PMID 26234421
- ^ Сюй, Х.; Годдард, Вашингтон (2002). «Нелинейные уравнения в частных производных и приложения: Химия пероксона: Образование H 2 O 3 и кольца-(HO 2 )(HO 3 ) из O 3 /H 2 O 2 » . ПНАС . 99 (24): 15308–15312. дои : 10.1073/pnas.202596799 . ПМК 137712 . ПМИД 12438699 .
- ^ Jump up to: а б Сума, К.; Сумиёси, Ю.; Эндо, Ю. (2005). «Вращательный спектр и структура HOOOH». Дж. Ам. хим. Соц. 127 (43): 14998–14999. дои : 10.1021/ja0556530 . ПМИД 16248618 .
- ^ Плесничар, Божо (2005). «Прогресс в химии триоксида водорода (HOOOH)» (PDF) . Акта Хим. Слав . 52 : 1–12.
- ^ Проверенная временем химическая реакция дает неожиданный продукт , Новости и мнения , 13 сентября 2004 г.
- ^ Хоффманн, Р. (2004). «История О» (PDF) . Являюсь. наук. 92:23 . дои : 10.1511/2004.1.23 .
- ^ Берндт, Торстен; Чен, Цзин; Кьергаард, Ева Р.; Моллер, Кристиан Х.; Тилгнер, Андреас; Хоффманн, Эрик Х.; Херрманн, Хартмут; Краунс, Джон Д.; Веннберг, Пол О. (27 мая 2022 г.). «Образование гидротриоксида (ROOOH) в атмосфере» . Наука . Том 376, нет. 6596. стр. 979–982. дои : 10.1126/science.abn6012 . ISSN 0036-8075 . Проверено 27 мая 2022 г.