过氧乙酸的过氧键如何形成

CH3COOOH分子中，含有与双氧水H2O2类似的“—O—O—”过氧键，有强氧化性，能使蛋白质变性，因此能杀毒。

属强氧化剂，极不稳定。在-20℃也会爆炸，浓度大于45％就有爆炸性，遇高热、还原剂或有金属离子存在就会引起爆炸。

过氧乙酸(peracetic acid)又叫过醋酸，因为它是将冰醋酸氧化而形成过氧基分子故而得名，于1902年首次合成，分子式C2H4O3，分子量是76.0518。研究表明，它不仅是化工生产中的良好氧化剂，而且是一种广谱、高效、速效、廉价的灭菌剂。广泛应用于医疗器械消毒、灭菌以及环境、物表、空气等疫原地消毒和预防性消毒。目前，国内过氧乙酸的生产能力大约为1.43万t/a。

过氧乙酸呈无色透明液体，有刺激性酸味。易挥发，可溶于水和有机溶剂。熔点为0.1℃，沸点为110℃，比重为1.226。腐蚀性强，有漂白作用。性质不稳定，遇热或有机物、重金属离子、强碱等易分解。含量大于45%(g/mL)的高浓度溶液，经剧烈碰撞或加热可爆炸(闪点40.5℃)。不过市售消毒用过氧乙酸浓度多在20%左右，一般无此危险。

过氧乙酸是一个强氧化剂，其杀菌机理主要是靠氧化作用。但也有人推测过氧乙酸有如此强大而广泛的杀菌作用，除依靠其本身强大的氧化作用外，过氧化氢和醋酸的协同有一定作用。

1 合成工艺

传统的过氧乙酸生产工艺，是用醋酸和浓度为50%或70%的双氧水按摩尔比1：0.44混合，加重量5%的硫酸作为催化剂，在常温下反应20 h，所得产品含过氧乙酸21%左右、硫酸5%、醋酸47%、双氧水6%、水21%。产品含量低、醋酸利用率低，且50%、70%的高浓度双氧水易爆炸，生产安全隐患大。因此，人们纷纷对过氧乙酸的生产工艺进行开发，以提高产品质量、降低安全隐患。

目前，正在开发或已开发的过氧乙酸合成方法有很多种，主要包括醋酸(或醋酸酐)法、乙醛氧化法和乙酰基活化剂法等。

1.1醋酸域醋酸酐)法

醋酸(或醋酸酐)法采用醋酸与过氧化氢反应，在酸的催化作用下，制得过氧乙酸。化学反应方程式如下：

CH3COOH+H2O2=CH3COOOH+H2O

若采用醋酸酐代替醋酸作乙酰化剂时，它与过氧化氢的化学反应式：

(CH3CO)2O+2 H2O2=2 CH3COOOH+H2O

但此反应过程中有大量热量产生，另外还可能生成二酰基过氧化物，有导致爆炸的危险，因此，从安全角度考虑，过氧化氢法合成过氧乙酸，仍以采用醋酸为好。

Seppo Pohjanvesi等对醋酸和双氧水连续化生产工艺进行了研究。研究发现，最佳的反应溶媒配比：双氧水质量含量为10%～20%、醋酸质量含量为15%～30%、过氧乙酸质量含量为5%～20%、硫酸质量含量为10%～20%和水质量含量为30%～50%，并加入质量含量0.1%～0.4%的稳定剂，温度一般为40～60℃。

林惠琼等考察过氧乙酸生产工艺中过氧化氢浓度、冰醋酸用量与不同稳定剂含量对产品稳定性的影响。结果发现，当原料过氧化氢含量为280、350、500 g/L时与双倍用量的冰醋酸反应，可分别生成最高浓度为157.5、192.0、292.0 g/L的过氧乙酸，过氧乙酸浓度越高，贮存稳定性越差，产品中加入1g/L8-羟基喹啉或0.1%磷酸，可明显提高过氧乙酸的稳定性。

王传虎等为研究过氧乙酸产品最佳配比和使用配制及储存条件，采用不同配比筛选和影响因素观察的方法，在实验室进行了实验观察。结果，乙酸与过氧化氢质量比为2：1时，催化剂硫酸用量在30～50g/L范围内，反应温度为25℃和反应时间为24 h综合条件下，产出过氧乙酸含量最高。影响因素观察发现，温度升高可促使过氧乙酸分解速度加快，配制使用浓度的过氧乙酸稀释用水以双蒸水最好，过氧乙酸产品中加入2 000 mg/L 8-羟基喹啉可明显提高过氧乙酸的稳定性。

郑晓兵等公开了一种过氧乙酸的生产方法专利。先将醋酸与27%浓度的双氧水按摩尔比1：1混合，并添加相当于反应物重量2%～5%的催化剂进行反应，催化剂采用3%浓度的苯磺酸或98%浓度的硫酸，反应温度为25～35℃，时间为1～3 h。然后采出水相，并收集过氧乙酸组分。本方法生产产品中过氧乙酸含量高，一般在50%以上，可通过加水配制成不同浓度，在各行业使用，原料醋酸利用率高，生产安全性好，且生产得到的产品中不含硫酸，过氧乙酸的含量可通过提高或降低塔效进行调节。

Takeo Ohsakadeng等新开发了一种电解法生产过氧乙酸的的工艺。该工艺以醋酸(或醋酸盐)和含氧气体为原料，用固体酸作催化剂，在电解池内合成过氧乙酸。这种工艺具有成本低廉的优点，应用前景广阔。

1.2乙醛氧化法

乙醛氧化可以得到醋酸。改变乙醛氧化的条件，降低反应温度，就可以得到过氧乙酸。化学反应方程式如下：

CH3CHO---CH3COOOH

这个反应比较复杂。要想得到较高的转化率和过氧乙酸的收率，须加入适当的催化剂。乙醛氧化制过氧乙酸有气相法、乙醛单过氧乙酸醋法和液相法3种生产工艺。

1.2.1 气相法和乙醛单过氧乙酸醋法

气相法是将乙醛与氧气混合，在150～160℃条件下反应。该法是用氧作催化剂，提高过氧乙酸的收率。尾气可以循环使用，阵低了生产成本。但是气相法爆炸危险性大，而且因大量乙醛循环而使设备利用率低。

乙醛单过氧乙酸醋法因能量利用不合理而使设备投资和操作费用很大，一般很少采用。

1.2.2 液相法

汪青海等对此工艺进行了详细研究，以乙酸乙酯为溶剂、醋酸钻为催化剂，考察了乙醛液相氧化合成过氧乙酸的过程。研究了搅拌转速、催化剂浓度、乙醛初始浓度、氧气压力和温度的影响，得到了合成过氧乙酸的最佳工艺条件：钻离子浓度为2×10-5，乙醛的初始浓度为1.75～2.20 mol/L，温度为20-25℃，氧气压力为为0.75MPa。在此条件下反应60min，乙醛转化率大于85%，过氧乙酸选择性大于85%。

1.3 乙酰基活化剂法

一般利用四乙酰乙二胺和过碳酸钠在水溶液中反应，可以生成过氧乙酸。且四乙酰乙二胺和过碳酸钠是固体，储存和运输也较方便，化学反应方程式如下：

3(CH3CO)2NCH2CH2N(COCH3)2+2Na2CO3.3H2O2=2Na2CO3+3 CH3CONHCH2CH2NHCOCH3+6 CH3COOOH

此外，还可以利用乙酰水杨酸和过碳酸钠反应，也可以生成过氧乙酸。化学反应方程式如下：

3 COOHC6H4COOCH3+2 Na2CO.·3 H2O=3 HOC6H4COOH+2 Na2CO3+3 CH3COOOH

段庆楠申请了一种制取过氧乙酸的固体药剂及其制造方法专利。它是由己包衣的四乙酰乙二胺或四乙酰甘脲和已包衣的过硼酸钠或已包衣的过碳酸钠组成；其将制取过氧乙酸的液态剂型药剂，改为固体药剂经薄膜包衣后混配成的粉状固态剂型，具有产品稳定，室温下不分解，运输方便，制取使用全过程无嗅、无腐蚀性，并能商品化的特点。但也存在溶解性差、过氧乙酸制取反应慢和溶液中有效成分因挥发而降低的缺点。

张英娜等对此工艺进行了改进，加入表面活性剂，使乙酰基活化剂在水中的表面张力降低，加快了过氧乙酸制取速度，有利于配制溶液中过氧乙酸有效成分的保持。

2 应 用

2.1 在消毒方面的应用

过氧乙酸在20世纪70年代中期至80年代应用很广，进入20世纪90年代，由于戊二醛、碘伏、二氧化氯和各种含氯消毒剂应用的增多，过氧乙酸的应用有所减少。过氧乙酸主要适用于耐腐蚀物品、环境及皮肤等的消毒与灭菌。若复配以抗腐蚀的缓蚀剂，也可以用于医疗器械的灭菌。过氧乙酸同大多数化学消毒剂一样，消毒作用受浓度、作用时间、温度、有机物、相对湿度、化学物质等因素的影响。过氧乙酸常用的消毒方法主要有浸泡、擦拭、喷洒、熏蒸等。

CH3-C-O-O-H

||

O

结构式就是这样的。有过氧键（-O-O-），类似：过氧化氢

注意：过氧乙酸里没有过氧根，有过氧键

过氧乙酸结构式

CH3COOOH

分子式:

C2H4O3

化学性质

完全燃烧能生成二氧化碳和水；具有酸的通性；可分解为乙酸、氧气；能溶于水，溶于乙醇、乙醚、乙酸、硫酸，具有溶解性。 制备的方程式 H+ CH3COOH + H2O2 ←—→ CH3COOOH + H2O

．“原液”贮存放置可分解，注意有效期限，应贮存于塑料桶内，凉暗处保存，远离可燃性物质。

药液不慎溅入眼中或皮肤上，应立即用大量清水冲洗。

由图示结构式看出，过氧乙酸的一个分子由两个碳原子、四个氢原子和三个氧原子构成，故过氧乙酸的化学式为 C2H4O3；其摩尔质量为在数值上等于其相对分子质量，过氧乙酸的相对分子质量=（12×2）+（1×4）+（16×3）=76，故其摩尔质量为 76g/mol；其中碳氧原子的个数比为 2：3；0.5mol过氧乙酸含有过氧乙酸分子的个数为 3.01×1023个．过氧乙酸在氧气中完全燃烧时，产生二氧化碳和水，反应的文字表达式：过氧乙酸+氧气

点燃

二氧化碳+水．

故答案为：C2H4O3；  76g/mol； 2：3；  3.01×1023个

过氧乙酸+氧气

点燃

二氧化碳+水

这是两个不同的物质，能斯特方程怎么使用？

过氧乙酸可以看做H2O2的一个氢原子被乙酰基取代的产物。根据电子效应，乙酰基CH3CO-是强的吸电子基团（相比于氢），它可以让过氧键的原子上电子云密度降低，削弱了O-O键，让它更易解离。所以过氧乙酸酸性较强。

这一点也可以类比过二硫酸的氧化性强于双氧水的事实，过二硫酸中的吸电子基团是磺酸基-SO3H（它的结构为HO3S-O-O-SO3H）。

苯甲醛中醛基和苯环可以形成共轭结构，受到苯环钝化的影响相比一半的醛基确实比较难被氧化。

苯甲醛氧化一般都用催化剂的，过氧乙酸和硝酸不能氧化可能是反应机理的问题。过氧乙酸一般要先发生过氧键的转移，硝酸和芳香族化合物反应更容易取代。