fentonreaksjon

Fentonreaksjon er en kjemisk reaksjon mellom toverdig jern og hydrogenperoksid som lager en reaktiv oksygenforbindelse i form av et hydroksylradikal som kan skade biomolekyler (fett, proteiner, nukleinsyrer).

Faktaboks

også kjent som:

Fentonkjemi. Fentonprosess.

Dette ble oppdaget i 1894 av den britiske kjemikeren Henry John Horstman Fenton (1854-1929). Fenton undersøkte oksidasjon vinsyre (tartarsyre) sammen med jernsalter og fant at den oksiderende evnen til hydrogenperoksid øker i nærvær av toverdig jern.

Fentonreaksjonen kan skje i planter og dyr, i vanndråper i atmosfæren, samt i akvatiske miljøer eller jord hvor den har økologisk betydning. Den kan bli brukt til oksidasjon av kjemikalier i industriavløpsvann og i kjemisk syntese av organiske stoffer. Man har også spekulert på om fentonreaksjoner kan bli anvendt i kjemodynamisk terapi innen kreftbehandling med produksjon av hydroksylradikaler i en kreftsvulst som deretter gir celledød.

Tidligere ble jernsulfat tilsatt brunost, men siden man ble usikker på om jernet kunne gi hemokromatose og bidra til oksidative skader fra fentonreaksjonen stoppet man tilsetningen av jern i osten september 2001.

Fentonreaksjonen

Et Fentonreagens bestående av toverdig (divalent) ferrojern (Fe2+, Fe(II)) i form jernsulfat (FeSO4) eller jernklorid (FeCl2) sammen hydrogenperoksid (H2O2) danner et hydroksylradikal (OH•) og hydroksylion (OH-), samt treverdig (trivalent) ferrijern (Fe3+, Fe(III) i følgende reaksjon:,

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH• + OH-

Dette er starten på en rekke Fentonprosesser eller Haber-Weissreaksjoner.

Treverdig ferrijern (Fe3+, Fe(III)) inngår i et neste trinn hvor det blir laget et hydroperoksylradikal (HO2•).

H2O2 + Fe3+ →HOO• + Fe2+ + H+

I sum:

2H2O2 → OH• + HOO• + H2O

Selv om Fentonreaksjonen har vært kjent i over hundre år er man fremdeles uenig om reaksjonsmekanismen. Reaksjonen skjer mest effektivt sammen med fosfat og ved svakt sure betingelser for å unngå utfelling av jernhydroksid (Fe(OH)3).

Fentonlignende reaksjoner kan også skje med andre transisjonsmetaller som kobber og kobolt. I tillegg kan kobber (Cu+) bidra til Fentonreaksjonen ved å redusere ferrijern (Fe3+) til ferrojern (Fe2+).

Cu+ + Fe3+ → Cu2+ + Fe2+

Reaktive frie radikaler

Frie radikaler har et ekstra uparet elektron (•) som lett reagerer med andre stoffer. Hydroksylradikalet er en av de mest reaktive oksygenforbindelsene og deltar i betennelsesreaksjoner, aldring, oksidativt stress, samt oksidasjon av organiske stoffer. Hydrogen peroksid er et mellomprodukt i flere reaksjoner, og virker som signalstoff hos både planter og dyr og må ikke komme i kontakt med fritt jern.

Siden jern er et transisjonsmetall som deltar i elektronoverføring i cellerespirasjonen er det viktig for alt liv at jern er bundet fast i i andre molekyler og ikke finnes fritt i ioneform som kan inngå i Fentonreaksjon.

Fentonreaksjon i jord, vann og atmosfære

Sopp som danner ektomykorrhizaplanterøtter kan oksidere lignin-cellulose ikke-enzymatisk med hydroksylradikaler laget i en fentonreaksjon.

I fotooksidasjoner av oppløste humusstoffer i vann kan elektroner bli overført til oksygen som gir superoksidradiaked (O2-) som deretter dismuterer til hydrogenperksid. I tillegg blir ferrojern (Fe2+) lager ved fotoreduksjon av ferrijern (Fe3+) som deretter kan inngå i fentonreaksjon.

I mørke kan det skje fentonreaksjoner i vanndråpene i lufta, men om dagen skjer det i i tillegg fotolyse av hydrogenperoksid som gir hydroksylradikaler. Man antar at hydroksylradikalet sammen med troposfæreozon og hydrogenperoksid er de viktigste oksidantene i atmosfæren. Disse deltar i oksidasjon av luftforurensningene svoveldioksid og nitrogenoksider (NOx) som blir oksidert til henholdsvis sulfat og nitrat og deretter faller ned som sur nedbør.

Litteratur

Fenton, HJH: Oxidation of tartaric acid in presence of iron. J. Chem. Soc. Trans., 65, (1894) 899.

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg