Os catiões ferro (II) são oxidados a ferro (III) na presença de peróxido de hidrogénio, formando um radical hidroxilo e um ião hidróxido como produto da reacção. O ferro (III) é depois reduzido de novo a ferro (II) por outra molécula de peróxido de hidrogénio, formando um radical hidroperóxido. A reacção global corresponde à desprotonação do peróxido de hidrogénio para formar duas espécies radicais de oxigénio (ROS) diferentes e água.
(1) Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO• + OH−
(2) Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HOO• + H+
A reacção (1) fora sugerida por Haber e Weiss nos anos 30 como parte do que agora é designado por reacção de Haber-Weiss. O sulfato de ferro (II) é normalmente utilizado como catalisador. No processo de Fenton, o peróxido de hidrogénio é produzido in situ a partir da redução electroquímica do oxigénio.
Os radicais gerados neste processo iniciam depois várias reacções secundárias. A oxidação de compostos orgânicos por parte destes radicais é rápida e exotérmica, estando fortemente associada ao stress oxidativo sofrido pelas células. Por exemplo, os radicais hidroxilo provocam danos oxidativos nas membranas celulares por oxidação de lípidos, em especial dos lípidos polinsaturados – peroxidação lipídica. Proteínas e DNA podem também sofrer danos oxidativos por parte destes radicais.
O reagente de Fenton é uma solução de peróxido de hidrogénio e ferro (II) e é usado para oxidar contaminantes ou águas residuais. Esta solução é usada para destruir compostos orgânicos como o tricloroetileno (TCE) e o tetracloroetileno (percloroetileno, PCE). Este reagente fora desenvolvido por Henry John Horstman Fenton, nos anos 90 do séc. XIX, como reagente analítico. A oxidação de compostos orgânicos por parte deste reagente resulta na oxidação dos contaminantes presentes nas águas a dióxido de carbono e água.
Este reagente é também utilizado em síntese em química orgânica para a hidroxilação de arenos na reacção de substituição radicalar, como a conversão do benzeno a fenol.
(3) C6H6 + FeSO4 + H2O2 → C6H5OH
Também pode ser usado nas reacções de acoplamento de alcanos. Por exemplo, o tert-butanol sofre dimerização quando misturado com reagente de Fenton e ácido sulfúrico, originando 2,5-dimetil-2,5-hexanediol.
A reacção de Fenton tem um papel importante em Biologia pois envolve a criação de radicais livres por químicos que se encontram presentes in vivo. Iões de metais de transição, como ferro e cobre, doam ou aceitam electrões através de reacções intracelulares e auxiliam na produção destes radicais. A maioria do ferro intracelular encontra-se na forma de catiões Fe3+ e têm que ser reduzidos a Fe2+ para funcionarem como catalisadores da reacção de Fenton. Esta reacção é de extrema importância no combate a infecções bacterianas, dado que os macrófagos produzem estas espécies reactivas de oxigénio para provocar danos oxidativos nas bactérias.
Fontes: Wikipédia | Wikipédia – peroxidação lipídica
Imagem: BACKGROUND ON OXIDATIVE STRESS WITH JUSTIN JANOSKA