Fenton試劑催化及氧化機理
1 Fenton試劑的催化機理
雖然Fenton試劑問世已有百年，但其作用機理直不甚明了。目前公認的是Fenton試劑通過催化分解產生徑基自由基 (HO·)進攻有機物分子，并使其氧化為CO2,H20等無機物質。這是Herber Weiss于1934年提出的。在此體系中，HO· 實際上是氧化劑反應中間體:
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由于Fenton試劑在許多體系中確有羥基化作用，所以Hnrber Weiss機理得到普遍承認，有時人們把反應(I)稱為Fenton 反應。
上述機理被提出的同時，其他非HO·作為中間休的反應機理也被提出。他們認為，反應中間體不是HO·，而是以高價鐵形式存在的復合物:
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兩種機理相伴相存，直至現在。
2 Fenton試劑的氧化性能及其氧化選擇性
Fenton試劑之所以具有非常高的氧化能力，是因為在Fe2+離子的催化作用下，H2O2的分解活化能低(34.9 kJ/mol)，能夠分解產生經基自由基HO·。同其他氧化劑相比，羥基自由基具有更高的氧化電極電位，因而具有很強的氧化性能。羥基自由基與其他強氧化劑的氧化能力對比(見表)，其中Cl=1.0。
| 表 幾種常見氧化劑的氧化能力 |
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由表可以看出，HO·的氧化活性僅次于氟。強氧化劑具有更高的氧化能力，故能使許多難生物降解及一般化學氧化法難以氧化的有機物氧化分解。HO·具有較高的電負性或電子親和能(569.3 kJ)，容易進攻高電子云密度點;此外，HO·的進攻還具有一定的選擇性。HO·具有加成作用，當有雙健存在時，除非被進攻的分子具有高度活潑的碳氫鍵，否則，將發生加成反應。
Fenton試劑處理有機物本質上就是經基自由基與有機物發生反應。
對于多元醇(乙二醇、甘油)以及淀粉、蔗糖、葡萄糖之類的碳水化合物，在HO·作用下，分子結構中各處發生脫H(原子) 反應，隨后發生C=C鍵的開裂，最后被完全氧化為CO2。
對于水溶性高分子物(聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸胺)和水溶性丙烯衍生物丙烯腈、丙烯酸、丙烯醇、丙烯酸甲酯、醋酸乙醋),HO·加成到C=C鍵上，使雙鍵斷裂，然后將其氧化為CO2。
對于飽和脂肪族一元醇(乙醇、異丙醇)和飽和脂肪族梭基化合物(醋酸、醋酸乙基丙酮、乙醛)，主鏈為穩定的化合物,HO ·只能將其氧化為羧酸。
對于酚類有機物，低劑量的Fenton試劑可使其發生偶合反應生成酚的聚合物；大劑量的Fenton試劑可使酚的聚合物進一步轉化成CO2。對于芳香族化合物，HO·可以破壞芳香環，形成脂肪族化合物，從而消除芳香族化合物的生物毒性。
對于染料 ，HO·可以直接攻擊發色基團，打開染料發色官能團的不飽和鍵，使染料氧化分解。而纖維上色素的產生是因為其不飽和共扼體系的存在而對可見光有選擇性的吸收，HO·能優先攻擊其發色基團而達到漂白的效果。
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