Надуксусная кислота (пероксиуксусная кислота, перуксусная кислота, НУК) — химическое соединение, органическая надкислота с формулой СН₃СО₃Н. Представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом.

Физические свойства

Бесцветная жидкость. Температура кипения 35-36 °C/29 мм рт. ст.. d204 1,1037; nD20 1,3964; DH0обр — 340 кДж/моль (25 °C), DH0исп 44,2 кДж/моль. Уравнение температурной зависимости пара lgp (мм рт. ст.) = 8,911 — 3211/T; m 7,9.10-30 Кл.м. Хорошо растворима в органических растворителях.

Получение

Надуксусная кислота СН3С(О)ООН образуется при воздействии концентрированной перекиси водорода на ледяную уксусную кислоту, константа равновесия при этом составляет 0,37.

H₂O₂ + CH₃CO₂H CH₃CO₃H + H₂O

Для получения НУК можно использовать также ацетилхлорид или уксусный ангидрид.
Надуксусная кислота получают постепенным добавлением уксусной кислоты и пероксида водорода в воду содержащую серную кислоту как катализатор. Полученную смесь выдерживают до десяти дней для увеличения выхода.^[1] Перуксусная кислота продаётся в виде смеси с уксусной кислотой и перекисью водорода для поддержания стабильности состава. Концентрация надуксусной кислоты зависит от области её применения. Другие методы получения НУК включают в себя окисление ацетальдегида, реакцией тетраацетилэтилендиамина ^[1] с щелочным водным раствором перекиси водорода. НУК также образуется в природе в результате фотохимических реакций, включая формальдегид и различные радикалы.

Химические свойства

Надуксусная кислота относится к группе сильных окислителей и довольно легко разрушается. Она, например, менее стабильная, чем перекись водорода. В разбавленных растворах надуксусная кислота разлагается за счет гидролитического расщепления на уксусную кислоту и перекись водорода:

СН₃СОООН + Н₂О → СН₃СООН +Н₂О₂

Скорость этой реакции в большой степени зависит от температуры. Если при 4⁰С период полураспада составляет несколько месяцев, то при 40 ⁰С он сокращается до одной недели Распад зависит также и от величины рН. При собственном рН 2,7 0,2%-ный раствор надуксусной кислоты стабилен в течение многих недель, тогда как при рН 5,7 период полураспада составляет менее одного дня. Под действием тяжелых металлов происходит другая реакция разложения:

2СН₃СОOОН → СН₃СООН+О₂

Степень разложения по этому механизму зависит от вида и количества ионов тяжелого металла. Периоды полураспада могут длиться от нескольких часов до нескольких дней. Однако, при помощи комплексообразующих веществ можно в значительной степени предотвратить каталитическое действие ионов таких металлов.

Применение

Синтез других соединений

Основное применение НУК в промышленности - синтез эпоксидов. В этом процессе происходит перенос атома кислорода на двойную связь, например, этилен или пропилен образуют эпоксиды или спирты. Он может быть также использован при получении глицерина из пропилена. И используется в производстве нейлона^[2].

Дезинфицирующие средства

НУК сильное и удобное дезинфицирующее средство из-за высокого окислительного потенциала. Она эффективна против широкой гаммы микроорганизмов и не дезактивизируется каталазой и пероксидазой, ферменты дезактивирующие перекись водорода. Она также легко разрушается в пище в безопасные остатки(уксусная кислота и перекись водорода). Она может быть использована в широком интервале температур (0-40 °C), и широком значении рН (3.0-7.5), для мытья в жесткой воде.

Механизм действия

Пероксиуксная кислота убивает микроорганизмы, окисляя и впоследствии разрушая мембрану клетки, через гидроксил (HO•). Если диффузия гидроксила медленнее чем период его полураспада, то он реагирует с любой способной окисляться частицей. Он может разрушить практически любую макромолекулу связанной с микроорганизмом: углеводы, нуклеиновые кислоты (мутация), липиды и аминокислоты (фенилаланин переводит в м- и о-тирозин ). Это немедленно ведёт к распаду клетки и её гибели.

Применение

В США агентство по защите окружающей среды зарегистрировала перуксусную кислоту в качестве противомикробного средства в 1985 для применения в жилых помещениях на твёрдых поверхностей. Места применения включают агрокультурные площади, местах общего питания, медицинское оборудование и домашние ванные. Надуксусная кислота также зарегистрировано для использования на маслобойнях и заводах по производству сыра, на технологическом оборудовании по производству продуктов питания. Ещё как пастеризатор на пивоваренных и винных заводах.^[3] Она также используется для дезинфекции медицинского снабжения, для предотвращения образования биоплёнок в мясном производстве, и как очиститель воды и дезинфицирующее средство.

Отбеливающее средство

НУК может использоваться как отбеливающее средство особенно для пульпы при производстве бумаги. Она используется в слабокислой среде и относительно низкой температуре. Она достаточно активна и селективный отбеливающий агент, и очень часто используется как альтернатива двуокиси хлора или хлора в полностью бесхлорном отбеливании. Но это однако более дорого, и возникает вопрос хранения из-за её неустойчивости и химической активности. Это ограничивает её применение.

Безопасность

Концентрированные растворы пожароопасны. Кроме того, надуксусная кислота считается взрывоопасной. Однако показали, что эта взрывоопасность объясняется главным образом присутствием диацетилперекиси, которая образуется при определенных способах получения надкислот. Когда ее получают из смеси ледяной кислоты, перекиси водорода и соответствующих катализаторов, то образования диацетилперекиси не происходит, а опасность в обращении с концентрированной надуксусной кислотой уменьшается. Концентрацию кислоты определяют чаще всего йодометрическим методом.

Примечания