Ozonowanie węglowodorów alifatycznych: Mechanizm reakcji i wpływ na środowisko
- Szczegóły
Ozon jest naturalnym składnikiem atmosfery, powstającym w stratosferze w wyniku działania promieni ultrafioletowych na tlen. W niższych warstwach atmosfery powstaje na skutek wyładowań atmosferycznych. Zarówno tlen, jak i ozon, absorbują promieniowanie ultrafioletowe, stając się niezbędnymi składnikami atmosfery warunkującymi życie na Ziemi.
Ozon, jako odczynnik utleniający, ma zdolność rozszczepiania wiązania podwójnego. W niskiej temperaturze ozon szybko przyłącza się do wiązań podwójnych, w wyniku czego daje cykliczne produkty pośrednie, które ulegają przegrupowaniu do ozonków. Ostatecznym efektem reakcji ozonolizy jest rozszczepienie wiązania podwójnego.
Jest gazem bezbarwnym, o ostrym, przenikliwym zapachu, bardzo dobrze rozpuszczającym się w wodzie (ok. 50% bardziej niż tlen). Jego wysoka rozpuszczalność, spowodowana dwubiegunowością cząsteczki, zapewnia mu bardzo łatwą dyfuzję do tkanek. Występuje we wszystkich stanach skupienia, wykazując dużą niestabilność. W postaci ciekłej i stałej jest substancją silnie wybuchową, a jako gaz ma tendencję do rozkładania się w zależności od temperatury. Nie można więc wytwarzać ozonu na zapas.
Ozon jest jednym z najsilniejszych utleniaczy. W reakcjach chemicznych działa ze znacznie większą szybkością niż tlen. Pod jego wpływem substancje organiczne ulegają licznym przekształceniom. W procesie ozonolizy ozon rozkłada się do niestałego ozonku, który następnie z dużą szybkością degraduje się do karbonylu i jonu obojniaczego. Jon ten może reagować z aldehydami, alkoholami, estrami, wolnymi aminokwasami, grupami sulfhydrylowymi lub wodą.
Ozon, obok podwyższonego ciśnienia parcjalnego tlenu, promieniowania jonizującego, promieni ultrafioletowych, ksenobiotyków, należy do grupy egzogennych czynników wyzwalających aktywne formy tlenu, odpowiedzialne za liczne efekty biologiczne wolnych rodników tlenowych. Aktywne postacie tlenu tworzą się podczas normalnego metabolizmu komórkowego, w czasie fosforylacji oksydatywnej będącej podstawowym procesem uzyskiwania energii. W przebiegu procesu transportu elektronów w mitochondriach dochodzi do wycieku rodników.
Przeczytaj także: Oczyszczalnie ekologiczne a węglowodory
Poza mitochondrialnym systemem przenośników elektronów wolne rodniki mogą pochodzić z reakcji samoutleniania zredukowanych związków, z pierwszej fazy biotransformacji niektórych związków chemicznych z udziałem cytochromu P-450 siateczki endoplazmatycznej (są nimi m.in. węglowodory aromatyczne i alifatyczne, metale ciężkie i in.), z tzw. "wybuchu oddechowego" pobudzonych komórek fagocytarnych.
W prawidłowych warunkach dochodzi do szybkiego unieczynnienia wolnych rodników przez układ antyoksydacyjny komórki. Jeśli tak się nie stanie to następuje łańcuchowa reakcja procesów rodnikowych, tzn. reakcje rodnika z jakąś cząsteczką powodować będą powstanie innego rodnika. Rodnik ten powstaje także w kontakcie nadtlenku z metalami o zmiennej wartościowości.
Wolne rodniki różnią się zasadniczo pod względem aktywności. Najaktywniejszym z nich jest rodnik hydroksylowy (OH*), który potencjalnie może reagować z każdą cząsteczką i obecnie uważany jest za główny powód toksyczności tlenu. Mniej aktywne, potencjalnie cytotoksyczne wolne rodniki tlenowe i ich pochodne powstające w żywym organizmie to np. formy tlenu.
Wykazano, że ozon powoduje oksydatywną proteolizę, a niektóre aminokwasy wchodzą w bezpośrednią reakcję z ozonem. Ozon powoduje zmiany w strukturze błony komórkowej erytrocytów, wpływając na ich kształt i elastyczność krwinki.
Od dawna wiadomo, że ozon jest gazem toksycznym dla człowieka. Działanie ozonu można tłumaczyć w odniesieniu do reakcji wolnych rodników.
Przeczytaj także: Działanie ozonowania soli fizjologicznej
Różne bakterie wykazują różną wrażliwość na ozon. Bakterie Gram (-) są mniej wrażliwe niż bakterie Gram (+). Bakterie beztlenowe są bardziej oporne na działanie ozonu. Istotne jest, że nie wytwarza się odporność na terapię ozonową.
Badania prowadzone w ośrodku lubelskim przez prof. Wiadomo również, że ozon ma krótki okres półtrwania. Należy wziąć pod uwagę dobór odpowiednich dawek i stężenia ozonowych kropli na całą terapię.
W okulistyce należy ozonoterapia, która jest wykorzystywana w leczeniu różnych chorób oczu u ludzi. W Polsce wykorzystuje się ją w ośrodku katowickim. Metody pochodzą z Rosji, z moskiewskiego Instytutu Chorób Oczu im. Helmholza w Moskwie, gdzie leczy się nią patologie nerwu wzrokowego i siatkówki, tj. m.in. zakrzep żyły środkowej siatkówki i oparzeniach gałki ocznej.
Przeczytaj także: Opinie o ozonowaniu w Mysiadle
tags: #weglowodory #alifatyczne #ozonowanie #mechanizm #reakcji
