Формула, властивості та застосування гіпохлористої кислоти (HClO)



The хлорнова кислота, також відома як моноклорная кислота (I), являє собою хімічну сполуку формули HClO. Це проста молекула з центральним киснем, з'єднаним з атомами хлору і водню через прості зв'язки. 

Це хлорна кислота, яка має валентність (I). Це слабка кислота, яка зазвичай утворюється, коли хлор розчиняється у воді. Згадується кілька інших назв, таких як: хлорна кислота, хлоранол, гідрохлорид водню та гідроксид хлору.

Гіпохлоритна кислота виробляється в організмі людини білими клітинами крові для боротьби з інфекціями, оскільки вона діє проти широкого кола мікроорганізмів.

Додавання хлору до води дає хлорновату кислоту разом з соляною кислотою (HCl):

Cl2 + H2O OC HOCl + HCl

Зазначена вище реакція знаходиться в рівновазі і нелегко ізолювати HOCl з цієї суміші. Проте стабільні солі хлорної кислоти можуть бути отримані розчиненням газоподібного хлору в розчині гідроксиду натрію або інших водних розчинів..

HOCl також може бути одержаний розчиненням монооксиду дихлора у воді (використання, властивості, структура і формула хлорної кислоти, S.F.).

Cl2O + H2O → 2HOCl

Індекс

  • 1 Фізико-хімічні властивості
  • 2 Антимікробна дія
  • 3 Використання
    • 3.1 Формування хлоргідрину
    • 3.2 Косметична промисловість
    • 3.3 Обробка води
    • 3.4 Лікування свербежу
  • 4 Посилання

Фізико-хімічні властивості

Гіпохлорна кислота існує тільки як водний розчин. Це безбарвний розчин і його точні фізичні властивості є змінними, оскільки вони залежать від концентрації розчину. Безводну або суху гіпохлористу кислоту неможливо приготувати, оскільки молекула існує в рівновазі з її ангідридом (Національний центр біотехнологічної інформації., 2017).

Його молекулярна маса становить 52,46 г / моль, а pKa - 7,53. Розчинна у воді.

HOCl є сильним окислювачем і може утворювати вибухові суміші. Він також є відновлювачем, здатним окислюватися до хлорної, хлорної та перхлорної форм кислоти. У водних розчинах, будучи слабкою кислотою, вона частково дисоціює в іоні гіпохлориту (OCl-) і Н+.

HOCl реагує з основами для утворення солей, званих гіпохлоритами. Наприклад, гіпохлорит натрію (NaOCl), активний інгредієнт у відбілювачі, утворюється при взаємодії хлорнуватистої кислоти з гідроксидом натрію (Royal Society of Chemistry, 2015).

HOCl + NaOH → NaOCl + H2O

Гіпохлорна кислота також легко реагує з різними органічними молекулами та біомолекулами.

Гіпохлорна кислота не вважається шкідливою, оскільки вона зустрічається в низьких концентраціях в організмі людини і має антимікробну дію.

Гіпохлорна кислота повільно реагує з ДНК і РНК, а також з усіма нуклеотидами in vitro.

GMP є найбільш реактивним, оскільки HClO реагує як з гетероциклічною групою NH, так і з аміногрупою.

Аналогічно, ТМР з тільки однією гетероциклічною групою NH, що реагує з HClO, є другим найбільш реактивним.

AMP і CMP, які мають тільки одну повільно реактивну аміногрупу, менш реакційноздатні з HClO.

Як повідомляється, UMP реагує лише дуже повільно. Гетероциклічні групи NH є більш реакційноздатними, ніж аміногрупи, і їх вторинні хлораміни здатні донорати хлор.

Ці реакції, ймовірно, заважають спарюванню ДНК ДНК, і, відповідно до цього, повідомляється про зменшення в'язкості ДНК, що піддається HClO, подібної до тієї, що спостерігається при тепловій денатурації (Prütz, 1996)..

Залишки цукру нереактивні, а кістяк ДНК не розривається. NADH може реагувати з хлорованими TMP і UMP, а також HClO. Ця реакція може регенерувати UMP і TMP і призводить до отримання 5-гідрокси похідного NADH.

Реакція з TMP або UMP повільно оборотна для регенерації HClO. Друга, більш повільна реакція, що призводить до розщеплення піридинового кільця, відбувається при наявності надлишку HClO. NAD + є інертним до HClO.

Антимікробна дія

Протягом останніх 15 років найбільш передові розчини гіпохлористої кислоти на основі електрохімії стали безпечними і життєздатними засобами для очищення рани, а також додатковими методами лікування інфекцій.

Гіпохлорний розчин (HOCl) є сильним окислювачем і прагне виключити електрони з іншої речовини. Його натрієва сіль, гідроксид натрію (NaClO) або його кальцієва сіль, гідроксид кальцію (Ca (ClO) 2) зазвичай використовуються в відбілювачах, дезодорантах і дезінфікуючих засобах.

HOCl існує як природний ендогенний компонент у людей і тварин і є важливою частиною вродженої імунної системи. HOCl продукується гранулоцитами нейтрофілів, найбільш поширеним типом лейкоцитів у ссавців. Задіяний в останньому кроці окисного шляху в боротьбі з інфекцією і вторгненням сторонніх речовин.

Коли клітина виявляє інвазію чужорідної речовини, вона піддається фагоцитозу, в ході якого нейтрофіли всмоктують і інтерналізують мікроорганізми або сторонні частинки. Це фагоцитарне явище призводить до секреції активних форм кисню і гідролітичних ферментів (Kavros, S.F.).

Споживання кисню під час генерації активних форм кисню, що називається "реактивний вибух", передбачає активацію ферменту NADPH оксидази, яка виробляє великі кількості супероксида.

Цей високореактивний вид кисню розкладається на перекис водню, який потім перетворюється в HOCl. HOCl надає бактерицидні властивості і негайно знищує бактерії, проковтнуті нейтрофілами. Незважаючи на значну активність HOCl проти мікроорганізмів, вона не є цитотоксичною для клітин людини або тварин. Ймовірно, це пов'язано з його ендогенною присутністю в імунній системі клітин ссавців (Chanson Water Ionizers USA, Inc, 2016).

Нещодавно було запропоновано, що бактеріальна інактивація HOCl є результатом інгібування реплікації ДНК. Коли бактерії піддаються впливу HOCl, спостерігається різке зниження синтезу ДНК, що передує інгібуванню синтезу білка, і дуже схоже на втрату життєздатності (Davies, 1988)..

Під час реплікації бактеріального генома походження реплікації (oriC в E. coli) зв'язується з білками, пов'язаними з клітинною мембраною, і спостерігалося, що обробка HOCl зменшує спорідненість мембран, екстрагованих для oriC, і ця спорідненість зменшується паралельно з втратою життєздатності.

У роботі Генрі Розена (1998) вони порівняли швидкість інгібування HOCl реплікації плазмідної ДНК з різним походженням реплікації і виявили, що певні плазміди виявляють затримку інгібування реплікації в порівнянні з плазмідами, вони містили оригінал. Група Розена запропонувала, що інактивація мембранних білків, що беруть участь у реплікації ДНК, є механізмом дії HOCl.

Використання

Утворення хлоргидринов

Гіпохлориста кислота використовується в органічному синтезі, перетворюючи алкени в хлоргидрини.

Гіпохлорна кислота реагує з ненасиченими зв'язками в ліпідах, але не в насичених зв'язках, і ClO-іон не бере участь у цій реакції.

Цю реакцію отримують шляхом гідролізу з додаванням хлору до одного з вуглецю і одного гідроксилу до іншого. Отримане з'єднання являє собою хлоргидрин. Полярний хлор порушує ліпідні бішари і може збільшувати проникність.

При утворенні хлоргідрину в ліпідних бішарах еритроцитів підвищується проникність. Переривання може статися, якщо утвориться достатньо хлоргідрину.

Додавання попередньо утворених хлоргидринов до еритроцитів також може впливати на проникність. Хлорідрини холестерину також спостерігалися, але не сильно впливають на проникність, і вважається, що Cl2 відповідає за цю реакцію

Косметична промисловість

У косметичній промисловості він використовується як очищаючий засіб для шкіри, який приносить користь шкірі тіла, а не викликає висихання. Він також використовується в дитячих продуктах, тому що шкіра дитини є особливо чутливою і легко роздратованою.

Обробка води

При обробці води гіпохлористою кислотою є активний дезінфікуючий засіб у продуктах на основі гіпохлориту (наприклад, у басейнах).

У виробництві продуктів харчування та розподілу води спеціальне обладнання для отримання слабких розчинів HClO з води та солі іноді використовується для створення достатньої кількості безпечного (нестабільного) дезінфікуючий засіб для обробки поверхонь та матеріалів для приготування їжі води.

Лікування пруритуса

Нещодавно в якості засобу для лікування свербежу була запропонована місцева гіпохлорна кислота (HOCl). Запропоновано два механізми, за допомогою яких HOCl може зменшити свербіж:

1) HOCl є мікробіцидною до шкірних патогенів, особливо Staphylococcus aureus при атопічному дерматиті.

2) HOCl є протизапальною і знижує активність гістаміну, лейкотрієну В4 і інтерлейкіну-2, всі вони беруть участь у патофізіології свербіння..

Існують умови, за яких HOCl може викликати свербіж як несприятливий ефект. Наприклад, HOCl підвищує активність фактора росту нервів, що сприяє свербінню. Тривале опромінення або висока доза HOCl можуть також викликати дратівний контактний дерматит, або рідше, алергічний контактний дерматит (Robert Y. Pelgrift, 2013).

Список літератури

  1. Chanson Water Ionizers USA, Inc. (2016). відкриття хлорнуватистої кислоти. Виправлено з chansonalkalinewater: chansonalkalinewater.com.
  2. Davies, S. M. (1988). Інгібування росту бактерій за допомогою хлорнуватистої кислоти. Можлива роль у бактерицидної активності фагоцитів. Biochem J. 254 (3), 685-692. ncbi.nlm.nih.gov.
  3. EMBL-EBI (2014, 31 березня). хлорнова кислота. Отримано з ebi.ac.uk: ebi.ac.uk.
  4. Генрі Росен, Б. Р. (1998). Диференціальні ефекти оксидантів, отриманих на основі мієлопероксидази, на реплікацію ДНК Escherichia coli. Інфекція імунітету. 66 (6), 2655-2659. ncbi.nlm.nih.gov.
  5. Використання, властивості, структура і формула хлорної кислоти. (S.F.). Відновлені desoftschools: softschools.com.
  6. Kavros, S. (S.F.). Використання розчину хлорної кислоти при лікуванні рани. Відновлено з faim.org.
  7. Національний центр біотехнологічної інформації ... (2017, 25 березня). База даних PubChem Compound; CID = 24341. Отримано з PubChem.
  8. Prütz, W.A. (1996). Взаємодія з хлорною кислотою з тіолами, нуклеотидами, ДНК та іншими біологічними субстратами. Архів біохімії та біофізики Том 332, випуск 1, 110-120. Відновлено з sciencedirect.com.
  9. Роберт Ю. Pelgrift, A. J. (2013). Актуальна гіпохлорна кислота (HOCl) як потенційне лікування пруритуса. Поточні звіти дерматології, том 2, номер 3, 181. Отримано з springer.com.
  10. Королівське хімічне товариство. (2015). Гіпохлориста кислота. Отримано з chemspider: chemspider.com.