Ингибиторы

Ингибиторы - вещества, тормозящие химические процессы. Круг таких веществ весьма обширен, а области применения разнообразны. В основном они применяются для задержки или полное остановки цепных процессов, например, реакции Н₂ + Сl₂ = 2НС1, реакции окисления органических веществ (жиров, смазочных масел, различных полимеров), реакций полимеризации и горения. Ингибиторы окисления называют также антиоксидантами. Антиоксиданты повышают устойчивость органических веществ к действию кислорода воздуха. Обычно эти реакции самоускоряются. На первой стадии окисления скорость его мала и свойства окисляющегося вещества, например полимера, меняются незначительно. Этот период, называемый периодом индукции, характеризуется постепенным накоплением в массе вещества активных частиц - свободных радикалов. Ингибитор окисления взаимодействует со свободными радикалами, отдавая им атом водорода или присоединяя их в наиболее ре-"сционноспособные места молекулы по схеме:

где х-алкильный, алкоксильный или перекисный радикал, a In-ингибитор. Пример алкильного радикала - метил СН₃·, алкоксильного - метоксил СН₃O·, перекисного - метилпероксил СН₃OO·. При этом ингибитор сам превращается в свободный радикал, но вследствие своей специфической электронной структуры этот радикал не активен и не участвует в цепной реакции. Происходит обрыв реакционной цепи, реакция прекращается.

Так же действуют ингибиторы и в реакциях полимеризации. Здесь свободный радикал, присоединяющий молекулу органического соединения с двойной связью (мономера) и, таким образом, ведущий полимеризацию по схеме:

взаимодействует с ингибитором по реакциям I и II. При этом радикал ингибитора практически не может присоединять мономер и аналогично ингибитору реакции окисления преимущественно вступает в реакции с другими радикалами, ведущими полимеризацию. Эти радикалы, как видно из схемы III, находятся на конце цепи образующегося полимера и часто называются макрорадикалами.

Превращение активного радикала, ведущего цепь реакции, в неактивный радикал ингибитора - общий механизм замедления цепных радикальных процессов. Для сильных ингибиторов характерны большие значения скорости реакций I и II, а их радикалы практически не участвуют в реакциях продолжения цепи. Чрезвычайно малых количеств такого ингибитора достаточно, чтобы тормозить цепной процесс. Так, добавка 10^-3 % трихлорида азота NCl₃ полностью останавливает реакцию хлора с водородом.

Ингибиторы окисления очень важны для сохранения жиров, масел, синтетических каучуков, содержащих двойные связи в цепи макромолекулы и окисляющихся даже при комнатной температуре. Поскольку полимеры перерабатывают из расплавов при повышенных температурах, перед переработкой в них также приходится добавлять ингибиторы-антиоксиданты. Ингибиторы полимеризации добавляют в способные к полимеризации мономеры на время их хранения (особенно если эти мономеры способны к полимеризации под действием тепла или света). Чтобы снять действие ингибитора, в вещества затем добавляют реактивы противоположного действия - инициаторы полимеризации.

Ингибиторами окисления и полимеризации обычно служат органические вещества из числа фенолов, ароматических аминов, а также хиноны, ароматические углеводороды, различные производные бензола, стабильные органические радикалы и др.

Некоторые органические соединения, например амины, являются ингибиторами коррозии металлов. Их добавляют в различные материалы, а то и непосредственно в коррозионную среду, в которой работает металл. Ингибиторы горения называют антипиренами. Они уменьшают горючесть полимерных материалов. Механизм их действия пока не совсем ясен. Вещества, блокирующие действие ферментов, называют ингибиторами ферментов.

Как видим, понятие "ингибитор" - далеко не однозначное.