ИНГИБИТОРЫ

Ингибиторы — вещества, тормозящие химические процессы. Круг таких веществ весьма обширен, а области применения разнообразны. В частности, они применяются для задержки или полной остановки цепных процессов (например, реакции Н2 + С12 = 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 реакционноспособные места молекулы:

х• + InH → xH + In• (I)

или

х• = In → xIn• (II),

где х — алкильный, алкоксильный или перекисный радикал, a In — ингибитор. Пример алкильного радикала — метил •СНз, 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 в реакциях полимеризации. Здесь свободный радикал, присоединяющий молекулу органического соединения с двойной связью (мономера) и, таким образом, ведущий полимеризацию по схеме:

…х• + CH2 = CHR → …хCH2 — CHR• (III),

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-анти-оксиданты. 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 другие соединения.

Некоторые органические соединения, например амины, являются ингибиторами коррозии металлов. Ингибиторы горения называют антипиренами. Они уменьшают горючесть полимерных материалов. Вещества, блокирующие действие ферментов, называют ингибиторами ферментов.