有機過氧化物
編輯有機過氧化物是含有過氧化物官能團(ROOR')的有機化合物。如果R'是氫,則這些化合物稱為氫過氧化物,在該文章中進行了討論。過酸酯是酯的過氧類似物并且具有一般結構RC(O)OOR。過氧化物的O-O鍵很容易斷裂,產生RO?形式的自由基(點代表未配對的電子)。因此,有機過氧化物可用作某些類型聚合的引發劑,例如玻璃增強塑料中使用的環氧樹脂。MEKP和過氧化苯甲酰通常用于此目的。然而,同樣的性質也意味著有機過氧化物可以有意或無意地在具有不飽和化學鍵的材料中引發爆炸性聚合,這一過程已用于炸藥。有機過氧化物,
有機過氧化物的種類
編輯有機過氧化物的主要類別包括:
- 氫過氧化物,具有官能團ROOH(R??=烷基)的化合物。
- 過氧酸和酯,具有RC(O)OOH和RC(O)OOR'(R,R'=烷基、芳基)官能團的化合物。
- 二酰基過氧化物,具有官能團RC(O)OOC(O)R(R=烷基,芳基)的化合物。
- 二烷基過氧化物,具有ROOR(R=烷基)官能團的化合物。
這些化合物在自然界中存在或可用于商業環境。還有其他更專業的過氧化合物是已知的。
有機過氧化物的特性
編輯過氧化物中的O-O鍵長約為1.45?,R-O-O角(R=H,C)約為110°(類水)。典型地,C?O?O?R(R=H,C)二面角約為120°。O-O鍵相對較弱,鍵解離能為45-50kcal/mol(190-210kJ/mol),不到C-C、C-H和C-O鍵強度的一半。
生物學
編輯過氧化物在生物學中發揮著重要作用。生物降解或老化的許多方面都歸因于由空氣中的氧氣形成的過氧化物的形成和衰變。對抗這些影響的是一系列生物和人工抗氧化劑。已知有數百種過氧化物和氫過氧化物衍生自脂肪酸、類固醇和萜烯。脂肪酸形成許多1,2-二惡烯。前列腺素的生物合成通過內過氧化物(一類雙環過氧化物)進行。在螢火蟲中,由螢光素酶催化的螢光素氧化產生過氧化合物1,2-二氧雜環丁烷。二氧雜環丁烷不穩定,會自發衰變為二氧化碳和激發的酮,它們通過發光(生物發光)釋放多余的能量。
工業用途
編輯在高分子化學
過氧化二苯甲酰用作自由基引發劑并有助于丙烯酸酯的聚合。基于丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的工業樹脂總是通過在高溫下與有機過氧化物進行自由基聚合來生產。Thepolymerizationrateisadjustedbysuitablechoiceoftemperatureandtypeofperoxide.過氧化甲乙酮、過氧化苯甲酰和較小程度的過氧化丙酮用作制造玻璃纖維時經常遇到的某些樹脂(例如聚酯和硅樹脂)的自由基聚合的引發劑。過氧化氫蒎烷用于生產苯乙烯-丁二烯(合成橡膠)。
漂白劑和消毒劑
過氧化苯甲酰和過氧化氫用作面粉處理的漂白和熟化劑,使其谷物更容易釋放面筋;另一種方法是讓面粉在空氣中慢慢氧化,這對于工業化時代來說太慢了。過氧化苯甲酰是治療大多數痤瘡的有效外用藥物。
準備
編輯二烷基硫酸鹽與堿性過氧化氫反應。該方法還可以產生環狀過氧化物。四元二氧雜環丁烷可以通過氧與烯烴的2+2環加成得到。
反應
編輯常用流程
氫過氧化物是主要商業過程中的中間體或試劑。丙酮和苯酚通過氫過氧化枯烯(Me=甲基)的分解產生:C6H5CMe2(O2H)→C6H5OH+O=CMe2
其他反應
用氫化鋁鋰可以將有機過氧化物還原為醇,如以下理想化方程式所述:4ROOH+LiAlH4→LiAlO2+2H2O+4ROH亞磷酸酯和叔膦也有還原作用:ROOH+PR3→OPR3+ROH在堿催化的Kornblum-DeLaMare重排中裂解為酮和醇一些過氧化物是藥物,其作用是基于在生物體內所需位置形成自由基。例如,青蒿素及其衍生物,如青蒿琥酯,在目前所有抗惡性瘧疾藥物中具有最快的作用。青蒿琥酯還可以有效減少血吸蟲感染的產卵量。幾種分析方法用于過氧化物的定性和定量測定。使用碘-淀粉反應對過氧化物進行簡單的定性檢測。在這里,過氧化物、氫過氧化物或過酸將添加的碘化鉀氧化成碘,碘與淀粉反應產生深藍色。使用該反應的商業票據指示劑是可用的。該方法也適用于定量評價,但無法區分不同類型的過氧化物。為此目的,代替使用在過氧化物存在下的各種靛藍染料的變色。例如,無色亞甲藍中藍色的損失對過氧化氫具有選擇性。氫過氧化物的定量分析可以使用氫化鋁鋰的電位滴定來進行。評估過酸和過氧化物含量的另一種方法是用醇鹽如乙醇鈉進行體積滴定。
過氧化物中的活性氧
每個過氧基被認為含有一個活性氧原子。活性氧含量的概念有助于比較配方中過氧基的相對濃度,這與能量含量有關。一般來說,能量含量隨著活性氧含量的增加而增加,因此有機基團的分子量越高,能量含量越低,通常危害也越低。術語活性氧用于指定存在于任何有機過氧化物制劑中的過氧化物的量。每個過氧化物基團中的一個氧原子被認為是活性的。活性氧的理論量可用下式描述:A[O]理論值(%)=16p/m×100,其中p是分子中過氧化物基團的數量,m是純過氧化物的分子量。有機過氧化物通常以包含一種或多種減敏劑的配方出售。也就是說,為了安全或性能益處,有機過氧化物制劑的性質通常通過使用添加劑來改變,以減敏(減敏)、穩定或以其他方式增強用于商業用途的有機過氧化物。商業配方有時由有機過氧化物的混合物組成,可能會或可能不會減敏。
有機過氧化物的熱分解
有機過氧化物因其易于分解而可用于化學合成。這樣做時,它們會產生有用的自由基,這些自由基可以引發聚合以產生聚合物,通過接枝或減粘裂化改性聚合物,或使聚合物交聯以產生熱固性材料。當用于這些目的時,過氧化物被高度稀釋,因此放熱分解產生的熱量被周圍介質(例如聚合物化合物或乳液)安全地吸收。但是,當過氧化物處于更純的形式時,其分解產生的熱量可能不會像它產生的那樣迅速消散,這會導致溫度升高,從而進一步加快放熱分解的速度。這可能會產生一種稱為自加速分解的危險情況。當過氧化物的分解速度足以以比其消散到環境中的速度更快的速度產生熱量時,就會發生自加速分解。溫度是分解速率的主要因素。包裝好的有機過氧化物在一周內發生自加速分解的最低溫度定義為自加速分解溫度(SADT)。
安全
編輯過氧化物也是強氧化劑,很容易與皮膚、棉花和木漿發生反應。出于安全原因,過氧化物儲存在涼爽、不透明的容器中,因為加熱和光照會加速它們的化學反應。使用還原劑如硫酸鐵(II)中和從儲存或反應容器中出現的少量過氧化物。生產大量過氧化物的工廠的安全措施包括:1)設備位于鋼筋混凝土結構內,帶有鋁箔窗,在發生爆炸時可以釋放壓力,不會碎裂。2)產品裝在小容器中,合成后及時移至陰涼處。3)容器由不銹鋼、一些鋁合金或深色玻璃等非反應性材料制成。為了安全處理濃縮的有機過氧化物,一個重要的參數是樣品的溫度,它應保持在化合物的自加速分解溫度以下。有機過氧化物的運輸受到限制。美國交通部根據材料的濃度和物理狀態在49CFR172.101危險材料表中列出了有機過氧化物運輸限制和禁用材料:
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