[发明专利]用于化合物活化以及臭氧降解的臭氧解

说明书

提供一种非活性化合物，该化合物可通过与臭氧反应而活化成具有羰基氧的活性化合物。还提供一种活化上述非活性化合物的方法。另提供一种在非大气臭氧暴露部位上使用上述化合物治疗受试者的疾病或疾患的方法。另外提供一种使用上述化合物测定受试者内部臭氧解的方法。还提供一种小于1000mw的分子，该分子具有能与臭氧反应的双键，并在与臭氧反应后形成无毒化合物。另提供一种降解臭氧的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月20日提交的美国临时专利申请No.62/221030以及于2015年10月6日提交的美国临时专利申请No.62/237699的优先权，二者通过引用整体并入本文。

背景技术

(1)本发明的领域

本申请一般地涉及与臭氧的化学反应。更具体地说，本申请涉及使用臭氧解反应来活化非活性化合物或降解臭氧的化合物和方法。

(2)相关领域描述

如美国临时专利申请62/034,864和PCT公开WO 2016/023015(二者通过引用并入)所述，臭氧是三个氧原子组成的三原子分子。它由双原子氧(O₂)通过太阳光、紫外光或放电作用形成。方案1说明了三原子臭氧(O₃)的共振结构。

通过太阳光、紫外光或诸如闪电的放电作用于空气中的氧气而在大气中形成臭氧。当电气设备在空气中产生火花时，也会形成臭氧。

臭氧与烯烃和炔烃在称为臭氧解的过程中反应以形成有机化合物。在这些化合物中的多键通过臭氧的作用被氧化，以提供其双键形成羰基的化合物。反应的结果取决于被氧化的多键的类型。例如，烯烃可以被臭氧氧化以形成醛、酮、羧酸、酯、酰胺、烯酮、酰基卤化物、酰亚胺、酸酐、1,3-二羰基、氨基甲酸酯、卡巴肼、卡巴腙、羧酸酯、环状酰亚胺、甲酸酯、呋喃腙(furazone)、肼、异羟肟酸酯、异氰酸酯、内酰胺、内酯、缩氨基脲、脲、硫代氨基甲酸酯或二硫代氨基甲酸酯等。通常，当烯属化合物被适当取代时，产生两种醛和/或酮。方案2说明了碳-碳双键和臭氧之间的臭氧解反应。根据R取代基，该反应提供了两种含羰基的化合物。

空气中的臭氧可能对人类和动物有毒。根据职业安全和健康管理局(OSHA)，当呼吸空气时，空气中允许的最大臭氧平均浓度不应高于0.1ppm。许多工业用设备是根据这些标准制造的。臭氧具有特有的气味，甚至在浓度低至0.01至0.02ppm时也是能够注意到的。当臭氧的浓度增至约0.05ppm时，它具有令人不快的气味；且当浓度超过0.1ppm时，它会刺激眼睛和呼吸器官的粘膜。臭氧还是氧化和劣化有机材料的强力氧化剂。因此，希望臭氧的浓度保持尽可能低。

臭氧在工业上用于水的灭菌、除臭和脱色，以及用于原污水的处理。这些应用通常需要使用浓度高达500-2500ppm的臭氧。例如，将1至3g的臭氧鼓泡至1立方米的水中来给水灭菌。大部分吹入水中的臭氧被分解，然而，一些残留的臭氧可以从水中排放到空气中。由于排放的臭氧在空气中的浓度可能高达1ppm，为了人类的安全和环境保护，在排出的臭氧扩散到空气中之前，有必要将其分解。

由于臭氧在空气中的浓度高时对人类有毒，已经提出各种方法来降低其浓度。例如，由活性炭制成的过滤器和含有各种催化剂(诸如锰、铜、银和钴的金属氧化物)的过滤器已经用于分解臭氧。如果这些过滤器中材料的密度高，臭氧的吸收及其分解效率增加。然而，这些材料的高密度减慢了通过过滤器的空气流量。相比之下，如果在过滤器中材料的密度降低，臭氧的吸收和臭氧的分解效率降低。