Υποχλωριώδες οξύ (HClO) Τύπος, ιδιότητες και χρήσεις

Το υποχλωριώδες οξύ, επίσης γνωστό ως μονοξοχλωρικό οξύ (Ι), είναι μια χημική ένωση του τύπου ΗΟΟΟ. Είναι ένα απλό μόριο με το κεντρικό οξυγόνο συνδεδεμένο με τα άτομα χλωρίου και υδρογόνου μέσω απλών δεσμών. 

Πρόκειται για οξικό οξύ χλωρίου, το οποίο έχει σθένος (Ι). Είναι ένα ασθενές οξύ που σχηματίζεται τυπικά όταν το χλώριο διαλύεται στο νερό. Αναφέρεται σε διάφορες άλλες ονομασίες, όπως: χλωρικό οξύ, χλωρόλη, υποχλωριώδες υδρογόνο και υδροξείδιο χλωρίου.

Το υποχλωριώδες οξύ παράγεται στο ανθρώπινο σώμα από λευκά αιμοσφαίρια για την καταπολέμηση λοιμώξεων, καθώς δρα εναντίον ευρέος φάσματος μικροοργανισμών.

Η προσθήκη χλωρίου σε νερό δίνει υποχλωριώδες οξύ μαζί με υδροχλωρικό οξύ (HCl):

Cl2 + Η2Ο · HOCl + HCl

Η παραπάνω αντίδραση είναι σε ισορροπία και δεν είναι εύκολο να απομονωθεί το HOCl από αυτό το μίγμα. Ωστόσο, μπορούν να ληφθούν σταθερά υποχλωριώδη άλατα με τη διάλυση αερίου χλωρίου σε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου ή άλλων υδατικών διαλυμάτων βάσης.

Το ΗΟΟΙ μπορεί επίσης να παρασκευαστεί με διάλυση μονοξειδίου του διχλωριδίου σε νερό (χρήσεις υποχλωριώδους οξέος, ιδιότητες, δομή και τύπο, S.F.).

Cl2O + Η2Ο · 2HOCI

Ευρετήριο

• 1 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
• 2 Αντιμικροβιακή δράση
• 3 Χρήσεις
  • 3.1 Ο σχηματισμός χλωροϋδρίνης
  • 3.2 Καλλυντική βιομηχανία
  • 3.3 Επεξεργασία νερού
  • 3.4 Θεραπεία του κνησμού
• 4 Αναφορές

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Το υποχλωριώδες οξύ υπάρχει μόνο ως ένα υδατικό διάλυμα. Είναι ένα άχρωμο διάλυμα και ακριβείς φυσικές τους ιδιότητες είναι μεταβλητές, να εξαρτάται από τη συγκέντρωση του διαλύματος. Στεγνό άνυδρο υποχλωριώδες οξύ ή αδύνατο να προετοιμαστούν δεδομένου ότι υπάρχει το μόριο σε ισορροπία με ανυδρίτη του (National Center for Biotechnology Information., 2017).

Το μοριακό του βάρος είναι 52,46 g / mol και το ρΚα είναι 7,53. Είναι διαλυτό στο νερό.

Το HOCl είναι ένα ισχυρό οξειδωτικό και μπορεί να σχηματίσει εκρηκτικά μείγματα. Είναι επίσης ένας αναγωγικός παράγοντας που είναι σε θέση να οξειδώσει στις χλωρό, χλωρικές και υπερχλωρικές μορφές του οξέος. Σε υδατικά διαλύματα, που είναι ασθενές οξύ, αποσυντίθεται μερικώς στο ιόν υποχλωριώδους (ΟΟΙ-) και Η+.

Το HOCl αντιδρά με βάσεις για να σχηματίσει άλατα που ονομάζονται υποχλωριώδη. Για παράδειγμα, το υποχλωριώδες νάτριο (NaOCI), το δραστικό συστατικό στο λευκαντικό, σχηματίζεται με αντίδραση υποχλωρικού οξέος με υδροξείδιο του νατρίου (Royal Society of Chemistry, 2015).

HOCl + NaOH → NaOCl + Η2Ο

Το υποχλωριώδες οξύ αντιδρά επίσης εύκολα με μια ποικιλία οργανικών μορίων και βιομορίων.

Το υποχλωριώδες οξύ δεν θεωρείται επιβλαβές, καθώς εμφανίζεται σε χαμηλές συγκεντρώσεις στο ανθρώπινο σώμα και έχει αντιμικροβιακή δράση.

Το υποχλωριώδες οξύ αντιδρά αργά με DNA και RNA, καθώς και όλα τα νουκλεοτίδια in vitro.

Η GMP είναι η πλέον δραστική επειδή το HClO αντιδρά τόσο με την ετεροκυκλική ομάδα ΝΗ όσο και με την αμινομάδα.

Παρομοίως, η ΤΜΡ με μόνο μία ετεροκυκλική ομάδα ΝΗ που είναι δραστική με ΗΟΙΟ είναι η δεύτερη πιο δραστική.

Τα ΑΜΡ και CMP, τα οποία έχουν μόνο μία βραδέως αντιδραστική αμινομάδα, είναι λιγότερο αντιδραστικά με το HClO.

Η UMP έχει αναφερθεί ότι είναι δραστική μόνο με πολύ αργό ρυθμό. Οι ετεροκυκλικές ομάδες ΝΗ είναι περισσότερο δραστικές από τις αμινομάδες και οι δευτεροταγείς χλωραμίνες τους είναι ικανές να δώσουν το χλώριο.

Οι αντιδράσεις αυτές πιθανώς παρεμβαίνουν με ζευγάρωμα βάσεων του DNA, και σύμφωνα με αυτό, έχει αναφερθεί μια μείωση στο ιξώδες του DNA που εκτίθενται σε παρόμοια με αυτή που παρατηρείται με την θερμική μετουσίωση (Prutz, 1996) ΗΟΙΟ.

Τα υπολείμματα σακχάρων είναι μη αντιδραστικά και ο σκελετός DNA δεν σπάει. Το NADH μπορεί να αντιδράσει με χλωριούχα ΤΜΡ και UMP καθώς και HClO. Αυτή η αντίδραση μπορεί να αναγεννήσει UMP και ΤΜΡ και να οδηγήσει στο 5-υδροξυ παράγωγο του NADH.

Η αντίδραση με ΤΜΡ ή UMP είναι αργά αναστρέψιμη για την αναγέννηση του HClO. Μία δεύτερη, πιο αργή αντίδραση που έχει ως αποτέλεσμα την διάσπαση του δακτυλίου πυριδίνης συμβαίνει όταν υπάρχει περίσσεια ΗΟΟ. Το NAD + είναι αδρανές σε HClO.

Αντιμικροβιακή δράση

Τα τελευταία 15 χρόνια, τα πλέον προηγμένα διαλύματα υποχλωριώδους οξέος που βασίζονται στην ηλεκτροχημεία εμφανίστηκαν ως ασφαλή και βιώσιμα μέσα καθαρισμού τραύματος καθώς και συμπληρωματικές θεραπείες για τη θεραπεία λοιμώξεων.

Το υποχλωριώδες διάλυμα (HOCl) είναι ένα ισχυρό οξειδωτικό και τείνει να εξαλείψει τα ηλεκτρόνια από μια άλλη ουσία. Του άλατος νατρίου, υδροξείδιο του νατρίου (NaClO), ή του άλατος ασβεστίου αυτού, υδροξείδιο του ασβεστίου (Ca (ClO) 2) χρησιμοποιούνται συνήθως στη λεύκανση, απολυμαντικά και απόσμησης.

Το HOC1 υπάρχει ως φυσικό ενδογενές συστατικό σε ανθρώπους και ζώα και αποτελεί σημαντικό μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος. Το HOCl παράγεται από τα ουδετερόφιλα κοκκιοκύτταρα, τον πιο άφθονο τύπο λευκών αιμοσφαιρίων στα θηλαστικά. Συμμετέχει στο τελευταίο βήμα της Οξειδωτικής Οδού για την καταπολέμηση των λοιμώξεων και την εισβολή ξένων ουσιών.

Όταν ένα κύτταρο ανιχνεύει την εισβολή μιας ξένης ουσίας, υφίσταται φαγοκυττάρωση, κατά την οποία το ουδετερόφιλο καταπίνει και εσωτερικοποιεί μικροοργανισμούς ή ξένα σωματίδια. Αυτό το φαγοκυτταρικό γεγονός έχει ως αποτέλεσμα την έκκριση αντιδραστικών ειδών οξυγόνου και υδρολυτικών ενζύμων (Kavros, S.F.).

Η κατανάλωση οξυγόνου στη διάρκεια της δημιουργίας αντιδραστικών ειδών οξυγόνου, που ονομάζεται "αντιδραστική έκρηξη", περιλαμβάνει την ενεργοποίηση του ενζύμου NADPH οξειδάση, η οποία παράγει μεγάλες ποσότητες υπεροξειδίου.

Αυτό το εξαιρετικά δραστικό είδος οξυγόνου αποσυντίθεται στο υπεροξείδιο του υδρογόνου, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε HOCl. Το HOCl ασκεί βακτηριοκτόνα χαρακτηριστικά και καταστρέφει αμέσως τα βακτηρίδια που καταπίνονται από τα ουδετερόφιλα. Παρά την ουσιαστική δράση του HOCl έναντι μικροοργανισμών, δεν είναι κυτταροτοξική για ανθρώπινα ή ζωικά κύτταρα. Αυτό πιθανότατα σχετίζεται με την ενδογενή παρουσία του στο ανοσοποιητικό σύστημα κυττάρων θηλαστικών (Chanson Water Ionizers USA, Inc, 2016).

Πρόσφατα έχει προταθεί ότι η βακτηριακή αδρανοποίηση με ΗΟΟΙ είναι το αποτέλεσμα της αναστολής της αντιγραφής του DNA. Όταν τα βακτήρια εκτίθενται σε ΗΟΟΙ, υπάρχει μια απότομη μείωση στη σύνθεση του DNA που προηγείται της αναστολής της πρωτεϊνικής σύνθεσης, και είναι πολύ παρόμοια με την απώλεια βιωσιμότητας (Davies, 1988).

Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής του βακτηριακού γονιδιώματος, η αρχή αντιγραφής (oriC σε E.coli) συνδέεται με τις πρωτεΐνες που σχετίζονται με την κυτταρική μεμβράνη, και βρήκαν ότι η θεραπεία με ΗΟΟΙ μειώνει τις μεμβράνες συγγένεια εξάγεται για oriC, και αυτή η συγγένεια μειώνεται παράλληλα με την απώλεια βιωσιμότητας.

Στο έργο του Henry Rosen (1998) συνέκριναν την ρυθμός αναστολής του ΗΟΟ της αντιγραφής του DNA των πλασμιδίων με διαφορετικές αφετηρίες αντιγραφής και βρήκαν ότι ορισμένα πλασμίδια έδειξε μια καθυστέρηση στην αναστολή αντιγραφής σε σύγκριση με πλασμίδια Περιείχαν oriC. Η ομάδα Rosen πρότεινε ότι η αδρανοποίηση πρωτεϊνών μεμβράνης που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA είναι ο μηχανισμός δράσης του HOCl.

Χρησιμοποιεί

Ο σχηματισμός χλωροϋδρινών

Το υποχλωριώδες οξύ χρησιμοποιείται στην οργανική σύνθεση, μετατρέποντας τα αλκένια σε χλωροϋδρίνες.

Το υποχλωριώδες οξύ αντιδρά με τους ακόρεστους δεσμούς στα λιπίδια, αλλά όχι στους κορεσμένους δεσμούς και το ιόν ClO δεν συμμετέχει στην αντίδραση αυτή.

Αυτή η αντίδραση παράγεται με υδρόλυση με την προσθήκη χλωρίου σε έναν από τους άνθρακες και ένα υδροξύλιο στην άλλη. Η προκύπτουσα ένωση είναι μια χλωροϋδρίνη. Το πολικό χλώριο διαταράσσει τις λιπιδικές διπλοστοιβάδες και μπορεί να αυξήσει τη διαπερατότητα.

Όταν ο σχηματισμός χλωρυδρίνης εμφανίζεται στις λιπιδικές διπλοστιβάδες των ερυθρών αιμοσφαιρίων, η διαπερατότητα αυξάνεται. Η διακοπή μπορεί να συμβεί αν σχηματιστεί αρκετή χλωροϋδρίνη.

Η προσθήκη προσχηματισμένων χλωρυδρινών σε ερυθρά αιμοσφαίρια μπορεί επίσης να επηρεάσει τη διαπερατότητα. Έχουν παρατηρηθεί επίσης χλωροϋδρίνες χοληστερόλης, αλλά δεν επηρεάζουν σημαντικά τη διαπερατότητα και πιστεύεται ότι το Cl2 είναι υπεύθυνο για αυτή την αντίδραση

Καλλυντική βιομηχανία

Στη βιομηχανία καλλυντικών χρησιμοποιείται ως καθαριστικό για το δέρμα, το οποίο ωφελεί το δέρμα του σώματος αντί να προκαλεί ξήρανση. Χρησιμοποιείται επίσης σε προϊόντα για μωρά, επειδή το δέρμα του μωρού είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο και μπορεί να ερεθιστεί εύκολα.

Επεξεργασία νερού

Στην επεξεργασία του νερού, το υποχλωριώδες οξύ είναι το ενεργό απολυμαντικό σε προϊόντα που βασίζονται σε υποχλωριώδη άλατα (για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται σε πισίνες).

Στην υπηρεσία τροφίμων και διανομή νερού, εξειδικευμένων για να δημιουργήσει πολύ αραιά διαλύματα ΗΟΙΟ από το νερό και τον εξοπλισμό χρησιμοποιείται συχνά αλάτι για να παράγει κατάλληλα ασφαλή απολυμαντικό (ασταθής) ποσότητες για το χειρισμό των επιφανειών από την παρασκευή τροφίμων και προμήθειες νερού.

Θεραπεία με κνησμό

Πρόσφατα, το τοπικό υποχλωριώδες οξύ (HOCl) έχει προταθεί ως θεραπεία για κνησμό. Προτείνονται δύο μηχανισμοί μέσω των οποίων το HOCl μπορεί να μειώσει τον κνησμό:

1) Το HOCl είναι μικροβιοκτόνο στα δερματικά παθογόνα, ειδικά Staphylococcus aureus στην ατοπική δερματίτιδα.

2) Το ΗΟΟΙ είναι αντι-φλεγμονώδη και μειώνει τη δραστηριότητα της ισταμίνης, λευκοτριενίων Β4 και ιντερλευκίνης-2, όλα εμπλακεί στην παθοφυσιολογία του κνησμού.

Υπάρχουν συνθήκες υπό τις οποίες το HOCl μπορεί πράγματι να προκαλέσει κνησμό ως ανεπιθύμητη ενέργεια. Για παράδειγμα, το HOCl αυξάνει τη δραστηριότητα του παράγοντα ανάπτυξης του νεύρου, που προάγει τον κνησμό. Η παρατεταμένη έκθεση ή η υψηλή δόση HOCl μπορεί επίσης να προκαλέσει ερεθιστική δερματίτιδα εξ επαφής ή λιγότερο συχνά αλλεργική δερματίτιδα εξ επαφής (Robert Y. Pelgrift, 2013).

Αναφορές

1. Chanson Water Ionizers USA, Inc. (2016). ανακάλυψη υποχλωρικού οξέος. Ανακτηθεί από chansonalkalinewater: chansonalkalinewater.com.
2. Davies, S. Μ. (1988). Η αναστολή της βακτηριακής ανάπτυξης με υποχλωριώδες οξύ. Πιθανός ρόλος στη βακτηριοκτόνο δράση των φαγοκυττάρων. Biochem J. 254 (3), 685-692. ncbi.nlm.nih.gov.
3. EMBL-EBI (2014, 31 Μαρτίου). υποχλωριώδες οξύ. Ανακτήθηκε από ebi.ac.uk: ebi.ac.uk.
4. Henry Rosen, Β. R. (1998). Διαφορετικές επιδράσεις των οξειδωτικών που παράγονται από τη μυελοϋπεροξειδάση στην αναπαραγωγή DNA του Escherichia coli. Μόλυνση από τη μόλυνση. 66 (6), 2655-2659. ncbi.nlm.nih.gov.
5. Χρήσεις Χλωροχλωρικού Οξέος, Ιδιότητες, Δομή και Τύπος. (S.F.). Ανακτηθέντα μαθήματα: softschools.com.
6. Kavros, S. (S.F.). Η χρήση διαλύματος υποχλωριώδους οξέος στη διαχείριση πληγών. Ανάκτηση από faim.org.
7. Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών ... (2017, 25 Μαρτίου). Δημοσιευμένη βάση δεδομένων PubChem. CID = 24341. Ανακτήθηκε από την PubChem.
8. Prütz, W. Α. (1996). Οι αλληλεπιδράσεις υποχλωριώδους οξέος με θειόλες, νουκλεοτίδια, ϋΝΑ και άλλα βιολογικά υποστρώματα. Αρχεία Βιοχημείας και Βιοφυσικής Τόμος 332, Τεύχος 1, 110-120. Ανακτήθηκε από sciencedirect.com.
9. Robert Y. Pelgrift, Α. (2013). Τοπικό υποχλωριώδες οξύ (HOCl) ως πιθανή θεραπεία του κνησμού. Τρέχουσες εκθέσεις δερματολογίας, τόμος 2, αριθμός 3, 181. Ανακτήθηκε από το springer.com.
10. Βασιλική Εταιρεία Χημείας. (2015). Υποχλωριούχο οξύ. Ανακτήθηκε από chemspider: chemspider.com.