озонирование

ОЗОНИРОВАНИЕ

1) Взаимод. орг. соед. с озоном. Наиб. изучено О. олефинов по двойной связи. В растворах это быстрая бимол. реакция (константа скорости 10⁵ л/моль∙с). В первом акте реакции образуется я-комплекс олефина с озоном (формула I; относительно стабилен при температуре ниже −140 °C), который затем превращ. в первичный озонид (молозонид) 1,2,3-триоксолан (формула II). Др. возможное направление реакции — образование эпоксидных соед. III. Первичный озонид нестабилен и распадается с образованием карбонильного соед. и карбонил-оксида (IV). В результате взаимод. карбонилоксида с карбонильным соед. образуется биполярный ион (V), который затем превращ. во вторичный озонид 1,2,4-триоксолан (VI). Последний при восстановлении распадается с образованием смеси двух карбонильных соединений. Ион IV может ди-меризоваться в пероксид VII, а ион V полимеризоваться в озонид VIII.

С водой, спиртами и кислотами карбонилоксид образует гидрокси-, алкокси- и ацилоксигидропероксиды, разложение которых приводит к альдегидам, кетонам или карбоновым кислотам:

Последнюю реакцию применяют для пром. получения азелаи-новой и пеларгоновой кислот из олеиновой или линолевой.

В газовой фазе О. протекает на порядок медленнее, чем в растворе, и описывается более сложными закономерностями; при этом происходит, напр., разложение карбонилоксида до CO₂ и орг. радикалов через возбужденное состояние, образующееся при изомеризации:

О. ароматич. соед. протекает по типу О. олефинов с образованием полимерных озонидов, напр.:

Присоединение O₃ нарушает ароматич. сопряжение в ядре и требует затрат энергии, поэтому скорости О. гомологов коррелируют с энергией сопряжения. О. насыщ. углеводородов протекает, по-видимому, по механизму внедрения:

Возможность генерирования радикалов обусловила использование О. для инициирования цепных процессов, конечные продукты которых-спирты, кетоны, кислоты.

О. элементоорг. соед. обычно сопровождается разрывом связи углерод-элемент, напр.: Pb(C₂H₅)₄ + 2O₃ → PbO₂ + 4CH₃CHO; SiR₄ + O₃ → R₃SiOOH → SiO₂. Промежуточно иногда образуются пероксиды и гидропероксиды.

О. серо- и азотсодержащих орг. соед. протекает, напр., по реакциям:

О. используют в орг. химии для обработки диеновых каучуков и их сополимеров с целью получения бифункцион. олигомеров. Разложение орг. соед. под действием озона (озонолиз) применяют для получения кислородсодержащих соед. заданной структуры (альдегидов, спиртов, кислот) и установления положения двойных связей СС в скелете сложных орг. и высокомол. соед. (стероидов, сополимеров бутадиена, изопрена и др.).

2) Технол. процесс обработки озоном воды, воздуха и др. веществ. Оказывает сильное бактерицидное действие, устраняет неприятный запах и привкус, возвращает воде естеств. цвет, уменьшает коррозионную активность воды. Озонированная вода не содержит токсичных галогенметанов — типичных примесей стерилизации воды хлором. Процесс О. проводят в барботажных ваннах или смесителях, в которых очищенная от взвесей вода смешивается с озонированным воздухом или кислородом. Недостаток процесса — быстрое разрушение O₃ в воде, обусловленное реакцией 2O₃ + 2OH⁻ + 2H⁺ → ЗO₂ + 2H₂O. В мире эксплуатируются более 2 тыс. установок по О. воды.

О. применяют также в пищ. промышленности для стерилизации холодильников, складов, устранения неприятного запаха; в мед. практике-для стерилизации открытых ран и лечения некоторых хронич. заболеваний (трофич. язвы, грибковые заболевания).

^{Лит.: Разумовский С. Д., Заиков Г.Е., Озон и его реакции с органическими соединениями, М., 1974; Bailey Ph. S., Ozonation in organic chemistry, v. 1–2, N.Y., 1978–82.}

_{С. Д. Разумовский}