Hypochlorige Säure (HClO) Formel, Eigenschaften und Verwendungen

Die hypochlorige Säure, auch bekannt als Monoxoclorsäure (I), ist eine chemische Verbindung der Formel HClO. Es ist ein einfaches Molekül mit zentralem Sauerstoff, das durch einfache Bindungen mit den Chlor- und Wasserstoffatomen verbunden ist.

Es ist eine Chloroxysäure, die Valenz (I) hat. Es ist eine schwache Säure, die typischerweise gebildet wird, wenn sich Chlor in Wasser auflöst. Es wird auf mehrere andere Namen verwiesen, wie zum Beispiel: Chlorsäure, Chloranol, Wasserstoffhypochlorit und Chlorhydroxid.

Hypochlorsäure wird im menschlichen Körper von weißen Blutkörperchen zur Bekämpfung von Infektionen produziert, da sie gegen eine Vielzahl von Mikroorganismen wirkt.

Die Zugabe von Chlor zu Wasser ergibt hypochlorige Säure zusammen mit Salzsäure (HCl):

Cl 2 + H 2 O → HOCl + HCl

Die obige Reaktion ist im Gleichgewicht und es ist nicht einfach, HOCl aus dieser Mischung zu isolieren. Stabile hypochlorige Salze können jedoch durch Auflösen von gasförmigem Chlor in Natriumhydroxidlösung oder anderen wässrigen Basislösungen erhalten werden.

HOCl kann auch hergestellt werden, indem Dichlormonoxid in Wasser gelöst wird (Hypochlorige Säure, Eigenschaften, Struktur und Formel, S.F.).

Cl2O + H2O → 2HOCl

Index

• 1 Physikalische und chemische Eigenschaften
• 2 Antimikrobielle Wirkung
• 3 Verwendet
  • 3.1 Chlorhydrinbildung
  • 3.2 Kosmetische Industrie
  • 3.3 Wasseraufbereitung
  • 3.4 Behandlung von Pruritus
• 4 Referenzen

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die hypochlorige Säure existiert nur als eine wässrige Lösung. Es ist eine farblose Lösung und seine genauen physikalischen Eigenschaften sind variabel, da sie von der Konzentration der Lösung abhängen. Die wasserfreie oder trockene Hypochlorsäure ist unmöglich herzustellen, da das Molekül im Gleichgewicht mit seinem Anhydrid vorliegt (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Sein Molekulargewicht beträgt 52,46 g / mol und sein pKa beträgt 7,53. Es ist in Wasser löslich.

HOCl ist ein starkes Oxidationsmittel und kann explosive Gemische bilden. Es ist auch ein Reduktionsmittel, das in der Lage ist, zu den chlorigen, chlorhaltigen und perchlorischen Formen der Säure zu oxidieren. In wässrigen Lösungen dissoziiert es als schwache Säure teilweise im Hypochlorition (OCl-) und H +.

HOCl reagiert mit Basen, um Salze zu bilden, die Hypochlorite genannt werden. Zum Beispiel wird Natriumhypochlorit (NaOCl), der aktive Bestandteil in der Bleiche, durch Reaktion von hypochloriger Säure mit Natriumhydroxid gebildet (Royal Society of Chemistry, 2015).

HOCl + NaOH → NaOCl + H2O

Hypochlorige Säure reagiert auch leicht mit einer Vielzahl von organischen Molekülen und Biomolekülen.

Hypochlorige Säure gilt nicht als gesundheitsschädlich, da sie in geringen Konzentrationen im menschlichen Körper vorkommt und antimikrobiell wirkt.

Hypochlorsäure reagiert langsam mit DNA und RNA sowie mit allen Nukleotiden in vitro.

GMP ist am reaktivsten, weil HClO sowohl mit der heterocyclischen NH-Gruppe als auch mit der Aminogruppe reagiert.

In ähnlicher Weise ist TMP mit nur einer heterocyclischen NH-Gruppe, die mit HClO reaktiv ist, die zweitreaktivste.

AMP und CMP, die nur eine langsam reaktive Aminogruppe aufweisen, reagieren weniger mit HClO.

Es wurde berichtet, dass UMP nur sehr langsam reagiere. Die heterocyclischen NH-Gruppen sind reaktiver als die Aminogruppen und ihre sekundären Chloramine sind in der Lage, das Chlor abzugeben.

Diese Reaktionen stören wahrscheinlich die Basenpaarung von DNA, und übereinstimmend wurde über eine Abnahme der Viskosität von DNA, die HClO ausgesetzt war, ähnlich der Hitzedenaturierung berichtet (Prütz, 1996).

Die Zuckerreste sind nicht reaktiv und das DNA-Rückgrat bricht nicht. NADH kann mit chloriertem TMP und UMP sowie HClO reagieren. Diese Reaktion kann UMP und TMP regenerieren und führt zum 5-Hydroxy-Derivat von NADH.

Die Reaktion mit TMP oder UMP ist langsam reversibel, um HClO zu regenerieren. Eine zweite, langsamere Reaktion, die zur Spaltung des Pyridinrings führt, tritt auf, wenn überschüssiges HClO vorhanden ist. NAD + ist gegenüber HClO inert.

Antimikrobielle Wirkung

In den letzten 15 Jahren haben sich die fortschrittlichsten Hypochlorsäurelösungen, die auf der Elektrochemie basieren, als sichere und lebensfähige Wundreinigungsmittel erwiesen, zusätzlich zu komplementären Therapien zur Behandlung von Infektionen.

Die hypochlorige Lösung (HOCl) ist ein starkes Oxidationsmittel und neigt dazu, Elektronen aus einer anderen Substanz zu entfernen. Sein Natriumsalz, Natriumhydroxid (NaClO) oder sein Calciumsalz, Calciumhydroxid (Ca (ClO) 2) werden üblicherweise in Bleichmitteln, Deodorants und Desinfektionsmitteln verwendet.

HOCl existiert als natürlicher endogener Bestandteil in Mensch und Tier und ist ein wichtiger Teil des angeborenen Immunsystems. HOCl wird von neutrophilen Granulozyten produziert, die am häufigsten vorkommende Art von weißen Blutkörperchen in Säugetieren. Er ist am letzten Schritt der Oxidativen Route im Kampf gegen Infektionen und das Eindringen von Fremdstoffen beteiligt.

Wenn eine Zelle die Invasion einer fremden Substanz erkennt, durchläuft sie eine Phagozytose, während der der Neutrophil Mikroorganismen oder Fremdpartikel aufnimmt und internalisiert.Dieses phagozytische Ereignis führt zur Sekretion von reaktiven Sauerstoffspezies und hydrolytischen Enzymen (Kavros, S.F.).

Der Sauerstoffverbrauch bei der Erzeugung von reaktiver Sauerstoffspezies, „reaktive Explosion“ genannt, beinhaltet die Aktivierung der Enzym NADPH-Oxidase, die großen Mengen von Superoxid produziert.

Diese hochreaktive Sauerstoffspezies zersetzt sich zu Wasserstoffperoxid, das dann in HOCl umgewandelt wird. HOCl übt bakterizide Eigenschaften aus und zerstört sofort von Neutrophilen verschluckte Bakterien. Trotz der erheblichen Aktivität von HOCl gegen Mikroorganismen ist es für menschliche oder tierische Zellen nicht zytotoxisch. Dies hängt wahrscheinlich mit seiner endogenen Präsenz im Immunsystem von Säugetierzellen zusammen (Chanson Water Ionizers USA, Inc., 2016).

Es wurde kürzlich vorgeschlagen, dass die bakterielle Inaktivierung durch HOCl das Ergebnis der Hemmung der DNA-Replikation ist. Wenn Bakterien zu HOCl ausgesetzt sind, gibt es eine abrupte Abnahme in der DNA-Synthese, die die Hemmung der Proteinsynthese vorangeht, und ist sehr ähnlich zu dem Verlust der Lebensfähigkeit (Davies, 1988).

Während der Replikation des bakteriellen Genoms, der Replikationsursprung (oriC in E. coli) bindet an Proteine, die mit der Zellmembran assoziiert sind, und festgestellt, dass die Behandlung mit HOCl die Affinitätsmembranen für oriC extrahiert abnimmt, und Diese Affinität nimmt parallel mit dem Verlust der Lebensfähigkeit ab.

In der Arbeit von Henry Rosen (1998) Sie verglichen die Hemmungsrate von HOCl der DNA-Replikation von Plasmiden mit unterschiedlichen Replikationsursprüngen und gefunden, daß bestimmte Plasmide, die eine Verzögerung bei der Hemmung der Replikation zeigten, wenn sie mit Plasmiden verglichen Sie enthielten oriC. Rosens Gruppe schlug vor, dass die Inaktivierung von Membranproteinen, die an der DNA-Replikation beteiligt sind, der Wirkmechanismus von HOCl ist.

Verwendet

Bildung von Chlorhydrinen

Hypochlorsäure wird in der organischen Synthese verwendet und wandelt Alkene in Chlorhydrine um.

Die hypochlorige Säure reagiert mit den ungesättigten Bindungen in Lipiden, aber nicht gesättigten Bindungen und ClO-Ionen nicht in dieser Reaktion teilnehmen.

Diese Reaktion wird durch Hydrolyse unter Zugabe von Chlor zu einem der Kohlenstoffe und einer Hydroxylgruppe zu der anderen erzeugt. Die resultierende Verbindung ist ein Chlorhydrin. Polares Chlor zerstört Lipiddoppelschichten und kann die Permeabilität erhöhen.

Wenn die Bildung von Chlorhydrin in den Lipiddoppelschichten von roten Blutkörperchen auftritt, erhöht sich die Permeabilität. Die Unterbrechung könnte auftreten, wenn genügend Chlorhydrin gebildet wird.

Die Zugabe von vorgebildeten Chlorhydrinen zu roten Blutzellen kann ebenfalls die Permeabilität beeinflussen. Cholesterinchlorhydrine wurden ebenfalls beobachtet, beeinflussen jedoch die Permeabilität nicht stark, und es wird angenommen, dass Cl2 für diese Reaktion verantwortlich ist

Kosmetische Industrie

In der kosmetischen Industrie wird es als Reinigungsmittel für die Haut verwendet, was der Haut des Körpers zugute kommt, anstatt sie zu trocknen. Es wird auch in Babyprodukten verwendet, da die Haut des Babys besonders empfindlich ist und leicht gereizt werden kann.

Wasseraufbereitung

In der Wasseraufbereitung ist hypochlorige Säure aktiv in Hypochlorit-basierten Produkten (zum Beispiel verwendet in pools) Desinfektionsmittel.

Im Lebensmittelservice und der Wasserverteilung werden manchmal spezielle Geräte zur Erzeugung schwacher Lösungen von HClO aus Wasser und Salz verwendet, um ausreichende Mengen an sicherem (unstabilem) Desinfektionsmittel zur Behandlung von Oberflächen und Vorräten für die Zubereitung von Nahrungsmitteln zu erzeugen von Wasser.

Pruritusbehandlung

Kürzlich wurde topische Hypochlorsäure (HOCl) zur Behandlung von Pruritus vorgeschlagen. Es werden zwei Mechanismen vorgeschlagen, durch die HOCl Pruritus reduzieren kann:

1) HOCl ist insbesondere für kutane Pathogene mikrobizid Staphylococcus aureus bei atopischer Dermatitis.

2) HOCl ist entzündungshemmend und reduziert die Aktivitäten von Histamin, Leukotrien B4 und Interleukin-2, die alle an der Pathophysiologie des Juckens beteiligt sind.

Es gibt Bedingungen, unter denen HOCl tatsächlich Juckreiz als Nebenwirkung verursachen kann. Zum Beispiel erhöht HOCl die Aktivität von Nervenwachstumsfaktor, der Juckreiz fördert. Eine längere Exposition oder eine hohe Dosis von HOCl kann auch zu einer irritativen Kontaktdermatitis oder seltener zu einer allergischen Kontaktdermatitis führen (Robert Y. Pelgrift, 2013).

Referenzen

1. Chanson Wasser Ionisatoren USA, Inc. (2016). Hypochlorsäure-Entdeckung. Zurückgewonnen von chansonalkalinewater: chansonalkalinewater.com.
2. Davies, S.M. (1988). Die Hemmung des Bakterienwachstums durch Hypochlorsäure. Mögliche Rolle bei der bakteriziden Aktivität von Phagozyten. Biochem J. 254 (3), 685-692. ncbi.nlm.nih.gov.
3. EMBL-EBI (2014, 31. März). hypochlorige Säure. Von ebi.ac.de: ebi.ac.uk.
4. Henry Rosen, B.R. (1998). Differentielle Wirkungen von Myeloperoxidase-abgeleiteten Oxidationsmitteln auf die Escherichia coli-DNA-Replikation. Infektion Immunität. 66 (6), 2655-2659. ncbi.nlm.nih.gov.
5. Hypochlorige Säure verwendet, Eigenschaften, Struktur und Formel. (S.F.)Wiederhergestellte desoftschools: softsschools.com.
6. Kavros, S. (S. F.). Die Verwendung von Hypochlorsäure-Lösung in der Wundbehandlung. Von faim.org abgerufen.
7. Nationales Zentrum für Biotechnologie-Information ... (2017, 25. März). PubChem Compound-Datenbank; CID = 24341. Von PubChem abgerufen.
8. Prütz, W.A. (1996). Hypochlorsäure-Wechselwirkungen mit Thiolen, Nukleotiden, DNA und anderen biologischen Substraten. Archives of Biochemistry and Biophysics, Band 332, Heft 1, 110-120. Von sciencedirect.com abgerufen.
9. Robert Y. Pelgrift, A.J. (2013). Topische hypochlorige Säure (HOCl) als mögliche Behandlung von Pruritus. Aktuelle Dermatologieberichte, Band 2, Nummer 3, 181. Von springer.com.
10. Royal Society of Chemistry. (2015). Hypochlorige Säure. Von chemespider: chemspider.com.