Реакция Габера — Вейса
Реакция Габера — Вейса — химическая реакция, которая генерирует •OH (гидроксильный радикал) из H2O2 (пероксида водорода) и супероксида (•O2−). Реакция может возникать в клетке и вызывать окислительный стресс. Реакция проходит довольно медленно, однако катализируется ионами железа. Первая стадия каталитического цикла включает восстановление Fe3+:
Первая стадия:
- Fe3+ + •O2− → Fe2+ + O2
Вторая стадия:
- Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH− + •OH
Общая реакция (Fe - катализатор):
- •O2− + H2O2 → •OH + OH− + O2
Реакция названа в честь Фрица Габера и его студента Йозефа Вейса[1].
Этот реакционный процесс давно изучается и вновь рассматривается в разных научных контекстах, включая органическую химию, химию свободных радикалов, радиохимию и радиолиз воды. В 1970-е годы, с ростом интереса к влиянию свободных радикалов на механизмы старения живых клеток под влиянием кислорода, было выдвинуто предположение, что реакция Габера — Вейса является источником радикалов, ответственных за окислительный стресс в клетках. Однако позднее это предположение было опровергнуто рядом исследований.[2] Токсичность окислительного стресса обусловлена не реакцией Габера — Вейса в целом, а реакцией Фентона, которая представляет собой её отдельный, специфический этап.
История
В 1931 году немецкий химик, лауреат Нобелевской премии по химии Фриц Габер и его студент Йозеф Вейс описали цепную реакцию, ставшую известной как цикл Габера-Вайсса:
- (1) HO• + H2O2 → H2O + O2•- + H+
- (2) O2•- + H+ + H2O2 → O2 + HO• + H2O
Однако в 1947 году Джордж показал, что реакция между супероксидом и перекисью водорода несущественна по сравнению с быстрой реакцией дисмутации супероксида:
- (3) O2•- + H2O2 → OH− + HO• + O2
В 1949 году Вайс принял эти доводы, и реакция Габера—Вайса надолго была забыта. В 1970 году Бошамп и Фридович воскресили забытую реакцию для объяснения токсического эффекта супероксида. Однако в 1970-е годы несколько лабораторий показали, что константа скорости этой реакции — порядка 1 M-1с-1 или даже меньше, что подтвердило предыдущие выводы Джорджа. Реакция между супероксидом и перекисью водорода была вновь отброшена как незначительная, а токсичность супероксида объяснялась реакцией Фентона:
- (4) Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO- + HO•
В 1994 году Кан и Кэша вновь вернулись к реакции Габера-Вайса с предположением о образовании синглетного кислорода. В настоящее время токсический эффект супероксида объясняется реакцией Фентона.
Источники
- ↑ Haber F., Weiss J. Über die katalyse des hydroperoxydes (нем.) // Naturwissenschaften. — 1932. — Bd. 20, Nr. 51. — S. 948–950. — doi:10.1007/BF01504715. — Bibcode:1932NW.....20..948H.
- ↑ Koppenol, W.H. The Haber-Weiss cycle – 70 years later (англ.) // Redox Report. — 2001. — Vol. 6, no. 4. — P. 229–234. — doi:10.1179/135100001101536373. — PMID 11642713.