Lacido ipocloroso (HOCl o HClO) è un acido debole che si forma quando il cloro si dissolve in acqua e si dissocia parzialmente, formando ipoclorito, ClO-. HClO e ClO- sono ossidanti e i principali agenti di disinfezione delle soluzioni di cloro. L'acido ipocloroso non può essere isolato da queste soluzioni a causa del rapido equilibrio con il suo precursore. L'ipoclorito di sodio (NaClO) e l'ipoclorito di calcio (Ca(ClO)2) sono candeggianti, deodoranti e disinfettanti.
L'acido ipocloroso si trova naturalmente nei globuli bianchi dei mammiferi, compreso il corpo umano. Non è tossico ed è stato usato per molti anni come soluzione sicura per la cura delle ferite.
Quando disciolto in acqua, è stato riscontrato che l'acqua acida ipoclorosa ha forti proprietà disinfettanti. Per via di questo e per la sua non tossicità, è stato identificato come un utile detergente e disinfettante. È stato identificato dall'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente come un disinfettante efficace contro il COVID-19, supportato da studi clinici.
A causa della sua capacità di penetrare nelle membrane dei patogeni, viene utilizzato anche come deodorante commerciale.
Storia L'acido ipocloroso fu scoperto nel 1834 dal chimico francese Antoine Jérôme Balard aggiungendo, a un palloncino di cloro gassoso, una sospensione diluita di ossido mercurico in acquaSi veda: From p. 246: " … il est beaucoup plus commode … environ d'eau distillée." ( … è molto più facile versare, in fiasche piene di cloro, ossido di mercurio rosso [che è stato] ridotto in polvere finissima per macinazione e diluito in circa dodici volte il suo peso di acqua distillata.) . Ha anche dato il nome all'acido e ai suoi composti(Balard, 1834), p. 293. From p. 293: "Quelle dénomination … appelées hypochlorites." (Che nome si dovrebbe assegnare a questo composto? È ovvio che quello di "acido cloroso" difficilmente può essere usato per esso, e che è più appropriato chiamarlo acido "ipocloroso", nome che ricorda la sua somiglianza di composizione con l'acido iposolforoso, acido ipofosforoso, ecc., [che sono] formati, come esso, da 1 equivalente del loro radicale e 1 equivalente di ossigeno. I suoi composti si chiameranno "ipocloriti".).
Nonostante sia relativamente facile da realizzare, è difficile mantenere una soluzione stabile di acido ipocloroso. Solo negli ultimi anni gli scienziati sono stati in grado di produrre e mantenere l'acqua acida ipoclorosa per un uso commerciale stabile.
Usi
Nella sintesi organica, l'acido ipocloroso converte gli alcheni in cloridrine. In biologia, l'acido ipocloroso viene generato nei neutrofili attivati dalla perossidazione degli ioni cloruro mediata dalla mieloperossidasi e contribuisce alla distruzione dei batteri. In medicina, l'acqua acida ipoclorosa è stata utilizzata come disinfettante. Nella cura delle ferite e dall'inizio del 2016 la Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha approvato prodotti il cui principale ingrediente attivo è l'acido ipocloroso per l'uso nel trattamento di ferite e varie infezioni negli esseri umani e negli animali domestici. È anche approvato dalla FDA come conservante per soluzioni saline. Nella disinfezione, è stato utilizzato sotto forma di spray liquido, salviettine umidificate e applicazione aerosol. Studi recenti hanno dimostrato che l'acqua acida ipoclorosa è adatta per l'applicazione di nebbia e aerosol per camere di disinfezione e adatta per la disinfezione di ambienti interni come uffici, ospedali e cliniche sanitarie. Nel servizio di ristorazione e nella distribuzione dell'acqua, a volte vengono utilizzate apparecchiature specializzate per generare soluzioni deboli di acido ipocloroso da acqua e sale per generare quantità adeguate di disinfettante sicuro (instabile) per trattare le superfici di preparazione degli alimenti e le riserve d'acqua. È anche comunemente usato nei ristoranti per le sue caratteristiche non infiammabili e non tossiche. Nel trattamento delle acque, l'acido ipocloroso è il disinfettante attivo nei prodotti a base di ipoclorito (ad esempio utilizzati nelle piscine). Allo stesso modo, nelle navi e negli yacht, i dispositivi sanitari marini utilizzano l'elettricità per convertire l'acqua di mare in acido ipocloroso per disinfettare i rifiuti fecali macerati prima dello scarico in mare. Nella deodorizzazione, l'acido ipocloroso è stato testato per rimuovere fino al 99% dei cattivi odori tra cui immondizia, carne marcia, servizi igienici, feci e odori di urina.
Formazione, stabilità e reazioni L'aggiunta di cloro all'acqua produce sia acido cloridrico (HCl) che acido ipocloroso (HOCl):
Cl2 \ + \ H2O \leftrightarrows HClO \ + \ HCl Cl2 \ + \ 4 OH^{-} \leftrightarrows 2 ClO^{-} \ + \ 2 H2O \ + \ 2 e^{-} Cl2 \ + \ 2 e^{-} \leftrightarrows 2 Cl^{-}
Quando gli acidi vengono aggiunti ai sali acquosi di acido ipocloroso (come l'ipoclorito di sodio in una soluzione di candeggina commerciale), la reazione risultante viene spinta a sinistra e si forma cloro gassoso. Pertanto, la formazione di candeggina a base di ipoclorito stabile è facilitata dalla dissoluzione del gas di cloro in soluzioni acquose basiche, come l'idrossido di sodio.
L'acido può anche essere preparato sciogliendo il monossido di dicloro in acqua; in condizioni acquose standard, l'acido ipocloroso anidro è attualmente impossibile da preparare a causa dell'equilibrio facilmente reversibile tra esso e la sua anidride:
2 HOCl \leftrightarrows Cl2O \ + \ H2O\,\,\, con La presenza di ossidi di metalli leggeri o di transizione come gli ossidi di rame, nichel o cobalto accelera la decomposizione esotermica in acido cloridrico e ossigeno:
2 Cl2 \ + \ 2 H2O -> 4 HCl \ + \ O2
Reazioni fondamentali In soluzione acquosa, l'acido ipocloroso si dissocia parzialmente nell'anione ipoclorito ClO−:
HOCl \leftrightarrows ClO^{-} \ + \ H^{+}
I sali dell'acido ipocloroso sono chiamati ipocloriti. Uno degli ipocloriti più noti è l'ipoclorito di sodio [NaClO), il principio attivo della candeggina.
L'acido ipocloroso è un ossidante più forte del cloro in condizioni standard:
2 HClO_{(aq)} \ + \ 2 H^{+} \ + \ 2 e^{-} \leftrightarrows Cl2_{(g)} \ + \ 2 H2O\,\,\,\, con
L'acido ipocloroso reagisce con acido cloridrico per formare cloro:
HOCl \ + \ HCl -> H2O \ + \ Cl2
L'acido ipocloroso reagisce con l'ammoniaca per formare monoclorammina:
NH3 \ + \ HOCl -> NH2Cl \ + \ H2O
HOCl può anche reagire con le ammine organiche, formando N-cloroammine.
L'acido ipocloroso esiste in equilibrio con la sua anidride; monossido di dicloro.
2 HOCl \leftrightarrows Cl2O \ + \ H2O\,\,\, con
Reattività di HClO con biomolecole L'acido ipocloroso reagisce con un'ampia varietà di biomolecole, inclusi il DNA e l'RNA, gruppi di acidi grassi, colesterolo e proteine.
Reazione con gruppi solfidrilici proteici Una ricerca ha portato alla luce che l'acido ipocloroso è un inibitore solfidrilico che, in quantità sufficiente, potrebbe inattivare completamente le proteine contenenti gruppi solfidrilici. Questo perché l'acido ipocloroso ossida i gruppi solfidrilici, portando alla formazione di legami disolfuro che possono provocare reticolazione delle proteine. Il meccanismo dell'ossidazione del solfidrile da parte dell'acido ipocloroso è simile a quello della monoclorammina e può essere solo batteriostatico, poiché una volta esaurito il cloro residuo, è possibile ripristinare una certa funzione solfidrilica. Un amminoacido contenente un gruppo solfidrile può eliminare fino a quattro molecole di acido ipocloroso. Coerentemente con ciò, è stato proposto che i gruppi solfidrilici di amminoacidi contenenti zolfo possono essere ossidati per un totale di tre volte da tre molecole di acido ipocloroso, con la quarta che reagisce con il gruppo α-amminico. La prima reazione produce acido solfenico (R–S-OH), quindi acido solfinico (R–SO2H) e infine acido solfonico R–SO3H. Gli acidi solfenici formano disolfuri con un altro gruppo proteico solfidrilico, causando reticolazione e aggregazione delle proteine. I derivati dell'acido solfinico e dell'acido solfonico sono prodotti solo ad alti eccessi molari di acido ipocloroso e i disolfuri si formano principalmente a livelli battericidi. I legami disolfuro possono anche essere ossidati da acido ipocloroso ad acido solfinico. Poiché l'ossidazione di solfidrili e disolfuri fa evolvere l'acido cloridrico, questo processo provoca l'esaurimento di acido ipocloroso.
Reazione con gruppi amminici proteici L'acido ipocloroso reagisce prontamente con gli amminoacidi che hanno catene laterali del gruppo amminico, con il cloro contenuto in acido ipocloroso che sostituisce un idrogeno, risultando in una clorammina organica. Gli amminoacidi clorurati si decompongono rapidamente, ma le clorammine proteiche sono più longeve e conservano una certa capacità ossidativa. Un altro studio al riguardo ha concluso che la maggior parte delle clorammine organiche decadeva per riarrangiamento interno e che un minor numero di gruppi NH2 disponibili promuoveva l'attacco al legame peptidico, con conseguente scissione della proteina. È stato successivamente scoperto che sono necessari 10 mM o più di acido ipocloroso per frammentare le proteine in vivo. Coerentemente con questi risultati, è stato successivamente proposto che la cloramina subisse un riarrangiamento molecolare, rilasciando acido cloridrico e ammoniaca per formare un'aldeide. Il gruppo aldeidico può reagire ulteriormente con un altro gruppo amminico per formare una base di Schiff, causando reticolazione e aggregazione delle proteine.
Reazione con DNA e nucleotidi L'acido ipocloroso reagisce lentamente con il DNA e l'RNA così come con tutti i nucleotidi in vitro Il guanosina monofosfato (GMP) è il più reattivo perché l'acido ipocloroso reagisce sia con il gruppo NH eterociclico che con il gruppo amminico. In modo simile, il timidina monofosfato (TMP) con solo un gruppo NH eterociclico che è reattivo con acido ipocloroso è il secondo più reattivo. L'adenosina monofosfato (AMP) e il Citidinmonofosfato (CMP), che hanno solo un gruppo amminico lentamente reattivo, sono meno reattivi con acido ipocloroso. È stato segnalato che l'uridina monofosfato (UMP) è reattivo solo a un ritmo molto lento. I gruppi eterociclici NH sono più reattivi dei gruppi amminici e le loro clorammine secondarie sono in grado di donare il cloro. Queste reazioni probabilmente interferiscono con l'accoppiamento delle basi del DNA e, coerentemente con ciò, uno studio ha riportato una diminuzione della viscosità del DNA esposto ad acido ipocloroso simile a quella osservata con la denaturazione termica. Le porzioni zuccherine non sono reattive e la spina dorsale del DNA non è rotta. Il nicotinammide adenina dinucleotide (NADH) può reagire con TMP e UMP clorurati così come acido ipocloroso. Questa reazione può rigenerare UMP e TMP e si traduce nel derivato 5-idrossi di NADH. La reazione con TMP o UMP è lentamente reversibile per rigenerare acido ipocloroso. Una seconda reazione più lenta che provoca la scissione dell'anello piridinico si verifica quando è presente un eccesso di acido ipocloroso. NAD+ è inerte in acido ipocloroso.
Reazione con i lipidi