Кіріспе
Қатты тотықтырғыш сутек пероксидінің ерітілген темір катализаторы ретінде араластырылған ерітіндісі – Фентон реагенті. Фентон реагенті сутек пероксидінен (H2O2) және темір катализаторынан (әдетте темір(II) сульфаты, FeSO4) тұрады. Ол жоғары деңгейдегі тотығу процесінің бір бөлігі ретінде ластағыштарды немесе сарқынды суларды тотықтыру үшін қолданылады. Фентон реагенті трихлорэтилен және тетрахлорэтилен (перхлорэтилен) сияқты органикалық қосылыстарды жоюға болады. Оны 1890 жылдары Генри Джон Хорстман Фентон аналитикалық реагент ретінде ойлап тапты.
Fenton's reagent is a solution of hydrogen peroxide (H2O2) and an iron catalyst (typically iron(II) sulfate, FeSO4). It is used to oxidize contaminants or waste water as part of an advanced oxidation process. Fenton's reagent can be used to destroy organic compounds such as trichloroethylene and tetrachloroethylene (perchloroethylene). It was developed in the 1890s by Henry John Horstman Fenton as an analytical reagent.
Реакциялар
Темір(II) сутек пероксидімен тотықтырылып, темір(III) түзеді, осы процесте гидроксил радикалы мен гидроксид ионы пайда болады. Содан кейін темір(III) тағы бір сутек пероксиді молекуласымен темір(II) қалпына келтіріледі, гидропероксил радикалы мен протон түзіледі. Нәтижесінде сутек пероксиді екі түрлі оттегі радикал түрін құру үшін диспропорцияланады, ал су (H+ + OH−) қосалқы өнім ретінде бөлінеді. Бұл процесте пайда болған еркін радикалдар екіншілік реакцияларға қатысады. Мысалы, гидроксил – күшті, таңдамалы емес тотықтырғыш. Фентон реагентімен органикалық қосылыстың тотығуы жылдам және экзотермиялық болып өтеді, нәтижесінде ластаушы заттар көбінесе көмірқышқыл газы мен суға тотығады. Бұл реакцияны Хабер мен Вайс 1930 жылдары Хабер-Вайс реакциясының бір бөлігі ретінде ұсынған. Темір(II) сульфаты әдетте темір катализаторы ретінде қолданылады. Редокс циклінің нақты механизмдері белгісіз, сонымен қатар органикалық қосылыстардың OH• емес тотықтырғыш механизмдері де ұсынылған. Сондықтан, нақты Фентон реакциясын емес, Фентон химиясын кеңінен талқылау орынды болуы мүмкін. Электро-Фентон процесінде сутек пероксиді оттегінің электрохимиялық тотығуы арқылы in situ (жерінде) өндіріледі. Фентон реагенті органикалық синтезде, мысалы, бензолдың фенолға классикалық түрленуі сияқты радикалды алмастыру реакциясында арендерді гидроксилдеу үшін қолданылады. Гидроксилдеу реакциясының мысалы – барбитурин қышқылының аллоксанға тотығуы. Реагентті органикалық синтезде қолданудың тағы бір түрі – алкандардың біріктіру реакциялары. Мысалы, трет-бутанол Фентон реагентімен және күкірт қышқылымен 2,5-диметил-2,5-гександиолға димеризацияланады. Фентон реагенті сонымен қатар қоршаған ортаны зерттеу саласында суды тазарту және топырақты қалпына келтіру үшін кеңінен қолданылады. Әртүрлі қауіпті сарқынды сулар Фентон реагенті арқылы тиімді ыдыратылғаны туралы хабарлар бар.
Биомедициналық әсері
Фентон реакциясы биологияда әртүрлі маңызға ие, себебі ол in vivo жағдайында жасушада табиғи түрде кездесетін химиялық түрлердің еркін радикалдарды түзілуіне қатысады. Темір және мыс сияқты өтпелі металл иондары жасушаішілік реакциялар арқылы еркін электрондарды беруге немесе қабылдауға қабілетті, соның салдарынан еркін радикалдардың пайда болуына немесе керісінше, оларды жоюға үлес қосады. Супероксид иондары мен өтпелі металдар еркін радикалдардың зақымдануына келгенде бірлесіп әрекет етеді. Сондықтан, клиникалық маңызы толыққанды анықталмаса да, активті инфекциясы бар пациенттерге темір қосымшаларын қабылдаудан сақтанудың негізді себептерінің бірі осы, ал басқа себептерге темірмен байланысты инфекциялар жатады.
Фентонға ұқсас реагент
Fe2+ және H2O2 қоспалары Фентон реагенті деп аталады. Егер Fe2+ орнына Fe3+ қолданылса, ол Фентонға ұқсас реагент деп аталады. Төменгі тотығу күйіндегі көптеген өтпелі металл иондары мен олардың кешендері (LmMn+) Фентон реагентінің тотықтыру қасиеттерін көрсетті, сондықтан осы металл қосылыстарының H2O2-мен қоспалары "Фентонға ұқсас" реагенттер деп аталды.