Un compus organoclorat, clorocarburi sau hidrocarburi clorurate, este o substanță organică care conține cel puțin un atom de clor legat covalent care afectează comportamentul chimic al moleculei. Clasa de cloroalcani (alcani cu unul sau mai mulți atomi de hidrogen înlocuiți cu clor) oferă exemple generale. Diversitatea structurală largă și proprietățile chimice diferite ale organoclorurilor conduc la o gamă largă de denumiri și aplicații. Organoclorurile sunt substanțe foarte utile în multe aplicații, dar unele dintre ele reprezintă o problemă serioasă de mediu.
Influență asupra proprietăților
Clorarea modifică proprietățile fizice ale hidrocarburilor în mai multe moduri. Compușii tind să fie mai denși decât apa datorită greutății atomice mai mari a clorului în comparație cu hidrogenul. Organoclorurile alifatice sunt agenți de alchilare deoarece clorura este gruparea scindabilă.
Determinarea compușilor organoclorați
Mulți astfel de compuși au fost izolați din surse naturale, de la bacterii la oameni. Compușii organici clorurati se găsesc în aproape fiecare clasă de biomolecule, inclusiv alcaloizi, terpene, aminoacizi, flavonoizi, steroizi și acizi grași. Organoclorurile, inclusiv dioxinele, se formează în mediul cu temperatură ridicată al incendiilor de vegetație, iar dioxine au fost găsite în cenușa conservată de la incendiile fulgerelor care au precedat dioxinele sintetice.
În plus, din alge marine au fost izolate diferite hidrocarburi simple clorurate, inclusiv diclormetan, cloroform și tetraclorură de carbon. Cea mai mare parte a clormetanului din mediu se formează în mod natural prin biodegradare, incendii forestiere și vulcani. Compușii organoclorați din ulei sunt, de asemenea, cunoscuți pe scară largă (conform GOST - R 52247-2004).
Epibatidină
Epibatidina organoclorată naturală, un alcaloid izolat din broaștele de copac, are un efect analgezic puternic și stimulează cercetarea unor noi medicamente pentru durere. Broaștele primesc epibatidină prin hrana lor și apoi o izolează pe piele. Sursele probabile de hrană sunt gândacii, furnicile, acarienii și muștele.
Alcani
Alcanii și arilalcanii pot fi clorurați în condiții de radicali liberi cu radiații ultraviolete. Cu toate acestea, gradul de clorinare este greu de controlat. Clorurile de arii pot fi preparate prin halogenare Friedel-Crafts folosind clor și un catalizator acid Lewis. Metode de determinare a organocloruluicompușii includ inclusiv utilizarea acestui catalizator. În articol sunt menționate și alte metode.
Reacția cu haloform folosind clor și hidroxid de sodiu este, de asemenea, capabilă să genereze halogenuri de alchil din metil cetone și compuși înrudiți. Cloroformul a fost produs anterior în acest fel.
Clorul adaugă alchene și alchine la legături multiple, dând compuși di- sau tetraclor.
Cloruri de alchil
Clorurile de alchil sunt componente versatile în chimia organică. Deși bromurile și iodurile de alchil sunt mai reactive, clorurile de alchil sunt mai puțin costisitoare și mai ușor disponibile. Clorurile de alchil sunt ușor atacate de nucleofili.
Încălzirea halogenurilor de alchil cu hidroxid de sodiu sau apă dă alcooli. Reacția cu alcoxizi sau aroxizi dă esteri în sinteza eterului Williamson; reacţiile cu tioli dau tioeteri. Clorurile de alchil reacţionează uşor cu aminele pentru a forma amine substituite. Clorurile de alchil sunt înlocuite cu halogenuri mai moi, cum ar fi iodura, în reacția Finkelstein.
Reacția cu alte pseudohalogenuri, cum ar fi azida, cianura și tiocianatul este, de asemenea, posibilă. În prezența unei baze puternice, clorurile de alchil suferă dehidrohalogenare pentru a forma alchene sau alchine.
Clorurile de alchil reacţionează cu magneziul pentru a forma reactivii Grignard, transformând un compus electrofil într-un compus nucleofil. Reacția Wurtz combină două halogenuri de alchil cu sodiu într-o manieră reducătoare.
Aplicație
Cea mai mare aplicațiechimia organoclorată este producerea de clorură de vinil. Producția anuală în 1985 a fost de aproximativ 13 miliarde de kilograme, aproape toate fiind transformate în clorură de polivinil (PVC). Determinarea compușilor organoclorați (conform GOST) este un proces care nu se poate face fără echipamente standardizate speciale.
Cele mai multe hidrocarburi clorurate cu greutate moleculară mică, cum ar fi cloroformul, diclormetanul, dicloroetanul și tricloroetanul sunt solvenți utili. Acești solvenți tind să fie relativ nepolari; prin urmare, sunt nemiscibili cu apa și sunt eficiente în curățare precum degresarea și curățarea chimică. Această purificare se aplică și metodelor de determinare a compușilor organoclorați (uleiul și alte substanțe sunt foarte bogate în acești compuși).
Cel mai important este diclormetanul, care este folosit în principal ca solvent. Clormetanul este un precursor al clorosilanilor și siliconilor. Semnificativ din punct de vedere istoric, dar mai mic este cloroformul, în principal un precursor al clorodifluormetanului (CHClF2) și al tetrafluoretenei, care este utilizat la fabricarea teflonului.
Cele două grupe principale de insecticide organoclorurate sunt substanțe precum DDT și soluțiile aliciclice clorurate. Mecanismul lor de acțiune este ușor diferit de compușii organoclorați din ulei.
compuși asemănător DDT
Sustanțele asemănătoare DDT-ului acționează asupra sistemului nervos periferic. În canalul de sodiu al axonului, ele împiedică închiderea porții după activare și depolarizare.membranelor. Ionii de sodiu se infiltrează prin membrana nervoasă și creează un „post potențial” negativ destabilizator cu excitabilitate crescută a nervilor. Această scurgere provoacă descărcări repetate în neuron, fie spontan, fie după un singur stimul.
Ciclodienele clorurate includ aldrin, dieldrin, endrin, heptaclor, clordan și endosulfan. Durata expunerii de la 2 la 8 ore duce la o scădere a activității sistemului nervos central (SNC), urmată de iritabilitate, tremor și apoi convulsii. Mecanismul de acțiune este de a lega insecticidele la locul GABA în complexul de ionofor clorură de acid gamma-aminobutiric (GABA), care împiedică intrarea clorurii în nervi.
Alte exemple includ dicofol, mirex, kepon și pentaclorofenol. Ele pot fi fie hidrofile, fie hidrofobe, în funcție de structura lor moleculară.
Bifenili
Bifenilii policlorurați (PCB) au fost cândva izolatori electrici și fluide de transfer de căldură utilizate pe scară largă. Utilizarea lor a fost în general întreruptă din cauza problemelor de sănătate. PCB-urile au fost înlocuite cu difenil eteri polibromurați (PBDE), care cauzează probleme similare de toxicitate și bioacumulare.
Unele tipuri de compuși organoclorați sunt foarte toxici pentru plante sau animale, inclusiv pentru oameni. Dioxinele, produse prin arderea materiei organice în prezența clorului, sunt poluanți organici persistenti care prezintă un pericol atunci când sunt eliberate în mediu, la fel ca unele insecticide (cum ar fica DDT).
De exemplu, DDT, care a fost utilizat pe scară largă pentru combaterea insectelor la mijlocul secolului al XX-lea, se acumulează și în lanțurile trofice, precum metaboliții săi DDE și DDD și provoacă probleme sistemului reproducător (de exemplu, subțierea coji de ouă) la unele specii de păsări. Unii compuși de acest tip, cum ar fi muștarul cu sulf, muștarul cu azot și lewizitul, sunt utilizați chiar și ca arme chimice datorită toxicității lor.
Intoxicare cu compuși organoclorați
Cu toate acestea, prezența clorului într-un compus organic nu oferă toxicitate. Unele organocloruri sunt considerate suficient de sigure pentru consumul de alimente și medicamente. De exemplu, mazărea și fasolea conțin hormonul vegetal natural clorurat 4-clorindol-3-acid acetic și îndulcitorul sucraloză (Splenda) sunt utilizate pe scară largă în produsele dietetice.
În 2004, cel puțin 165 de organocloruri au fost aprobate în întreaga lume pentru a fi utilizate ca produse farmaceutice, inclusiv vancomicina, antibioticul natural, loratadina antihistaminic (Claritin), sertralina antidepresivă (Zoloft), lamotrigina antiepileptică (Lamictal), și medicamentele de inhalare. izofluranul anestezic. Este necesar să cunoașteți acești compuși pentru a determina compușii organoclorați în ulei (conform GOST).
Descoperirile oamenilor de știință
Rachel Carson a adus publicului toxicitatea pesticidelor a DDT-ului în cartea ei din 1962 Silent Spring. Deși multe țări au întreruptutilizarea anumitor tipuri de compuși organoclorați, cum ar fi interzicerea DDT-ului din SUA, DDT persistent, PCB și alte reziduuri organoclorurate, se găsesc încă la oameni și mamifere de pe întreaga planetă, la mulți ani după ce producția și utilizarea au fost restricționate.
În regiunile arctice, niveluri deosebit de ridicate se găsesc la mamiferele marine. Aceste substanțe chimice sunt concentrate la mamifere și chiar se găsesc în laptele matern uman. La unele specii de mamifere marine, în special cele care produc lapte bogat în grăsimi, masculii tind să aibă niveluri mult mai mari, deoarece femelele reduc concentrațiile prin transmiterea substanțelor puilor prin lactație. De asemenea, aceste substanțe pot fi găsite în ulei, ceea ce este important de luat în considerare la determinarea compușilor organoclorați în ulei (conform GOST). De obicei se referă la pesticide, deși se poate referi și la orice compus de acest tip.
Pesticidele organoclorurate pot fi clasificate în funcție de structurile lor moleculare. Pesticidele ciclopentadiene sunt structuri inelare alifatice derivate din reacțiile pentaclorociclopentadiene Diels-Alder și includ clordan, nonaclor, heptaclor, heptaclor epoxid, dieldrin, aldrin, endrin, mirex și kepon. Alte subclase de pesticide organoclorurate sunt familia DDT și izomerii hexaclorociclohexan. Toate aceste pesticide au solubilitate și volatilitate scăzute și sunt rezistente la procesele de degradare din mediu. Toxicitatea și persistența lor în mediu au dus la apariția lorrestricție sau suspendare pentru majoritatea utilizărilor în Statele Unite.
Pesticide
Pesticidele organoclorate sunt foarte eficiente în uciderea dăunătorilor, în special a insectelor. Dar multe dintre aceste produse chimice sunt percepute negativ de către activiștii de mediu și consumatorii din cauza unui pesticid organoclorat bine-cunoscut și acum interzis: diclorodifeniltricoetanul, mai cunoscut sub numele de DDT.
Pesticidele organoclorurate sunt substanțe chimice cu carbon, clor și hidrogen. După cum a explicat Serviciul Pește și Faunei Sălbatice din SUA, legăturile clor-carbon sunt deosebit de puternice, ceea ce împiedică descompunerea sau dizolvarea rapidă a acestor substanțe chimice în apă. Substanța chimică atrage și grăsimea și se acumulează în țesutul adipos al animalelor care o consumă.
Longevitatea chimică a pesticidelor organoclorate este unul dintre motivele pentru care este la fel de eficient ca un insecticid și potențial dăunător - poate proteja culturile pentru o lungă perioadă de timp, dar poate rămâne și în corpul unui animal.
Alături de DDT, US EPA a interzis utilizarea altor pesticide organoclorurate, cum ar fi aldrin, dieldrin, heptaclor, mirex, clordecon și clordan. În mod similar, Europa a interzis multe pesticide organoclorurate, dar în ambele regiuni, substanțele chimice organoclorate sunt încă ingrediente active într-o serie de produse de combatere a dăunătorilor pentru casă, grădină și mediu.mediu, conform EPA. Pesticidele organoclorate sunt, de asemenea, extrem de populare în țările în curs de dezvoltare din întreaga lume pentru uz agricol.
Fie că cercetezi terenuri agricole pentru a te asigura că sunt încă pline cu pesticide organoclorurate de vară sau verifici apa pentru compuși organoclorati, testarea este cea mai bună modalitate de a afla dacă aceste substanțe chimice sunt în apropierea ta. Metodele EPA 8250A și 8270B pot fi utilizate pentru a testa aceste substanțe chimice. 8250A poate testa deșeurile, solul și apa, în timp ce 8270B utilizează cromatografia în gaz/spectrometria de masă (GC/MS).
Deși pesticidele organoclorate sunt cel mai bine cunoscute pentru că afectează capacitatea unor păsări de a depune ouă sănătoase, se știe că aceste substanțe chimice afectează negativ oamenii care consumă sau inhalează pesticide. Inhalarea sau consumul accidental de pește sau țesut animal contaminat este calea cea mai probabilă de ingerare a pesticidelor organoclorurate. Pentru a confirma că cineva are semne de otrăvire cu organoclor, sângele sau urina sunt de obicei trimise unei universități sau unei agenții guvernamentale care utilizează GC/MS pentru a testa compuși chimici.
Semne de otrăvire
Semnele de avertizare ale toxicității pesticidelor organoclorate includ convulsii, halucinații, tuse, erupții cutanate, vărsături, dureri abdominale, dureri de cap, confuzie și posibil respirator.insuficiență conform lui Matthew Wong, PhD, PhD, și Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Deși există interdicții pentru multe dintre aceste pesticide în SUA și Europa, utilizarea lor în alte părți ale lumii și depozitarea în anumite părți ale SUA și Europei creează situații în care otrăvirea cu organoclor este încă posibilă.
Pesticidele organoclorurate includ un număr mare de substanțe chimice persistente care sunt atât eficiente, cât și prezintă riscuri semnificative la nivel mondial.
Deși compușii organici halogenați sunt relativ rari în natură în comparație cu cei nehalogenați, mulți astfel de compuși au fost izolați din surse naturale, de la bacterii la oameni. Există exemple de compuși naturali ai clorului găsiți în aproape fiecare clasă de biomolecule, inclusiv alcaloizi, terpene, aminoacizi, flavonoizi, steroizi și acizi grași.
Organoclorurile, inclusiv dioxinele, se formează în mediul cu temperatură ridicată al incendiilor de pădure, iar dioxine au fost găsite în cenușa conservată a incendiilor de fulgere care a precedat dioxinele sintetice. În plus, din alge marine au fost izolate diferite hidrocarburi simple clorurate, inclusiv diclormetan, cloroform și tetraclorură de carbon.
Majoritatea clormetanului din mediu este produs în mod natural prin biodegradare, incendii forestiere și vulcani. Epibatidina organoclorură naturală, un alcaloid izolat din broaștele de copac, are un puternic efect analgezic șistimulează cercetarea noilor medicamente pentru durere.
Dioxine
Unele tipuri de compuși organoclorați sunt foarte toxici pentru plante sau animale, inclusiv pentru oameni. Dioxinele, formate atunci când materia organică este arsă în prezența clorului, și unele insecticide, cum ar fi DDT, sunt poluanți organici persistenti care prezintă pericole pentru mediu. De exemplu, utilizarea excesivă a DDT-ului la mijlocul secolului al XX-lea, care s-a acumulat la animale, a dus la o scădere severă a populațiilor unor păsări. Solvenții clorurati, dacă sunt manipulați și eliminați greșit, creează probleme de poluare a apelor subterane.
Unele organocloruri, cum ar fi fosgenul, au fost chiar folosite ca agenți de război chimic. Unele dintre organoclorurile create artificial și toxice, cum ar fi DDT, se vor acumula în organism cu fiecare expunere, ducând în cele din urmă la cantități letale, deoarece organismul nu le poate descompune sau scăpa de ele. Cu toate acestea, prezența clorului într-un compus organic nu asigură în niciun caz toxicitate. Mulți compuși organoclorați sunt suficient de siguri pentru consumul de alimente și medicamente.
De exemplu, mazărea și fasolea conțin hormonul vegetal natural clorurat 4-clorindol-3-acidul acetic (4-Cl-IAA) și îndulcitorul sucraloză (Splenda) sunt utilizate pe scară largă în produsele alimentare. Din 2004, cel puțin 165compuși organoclorați pentru utilizare ca produse farmaceutice, inclusiv loratadină antihistaminic (Claritin), sertralină antidepresivă (Zoloft), lamotrigină antiepileptică (lamiktal) și izofluranul anestezic inhalator.
Deschiderea lui Rachel Carson
Cu Silent Spring (1962), Rachel Carson a atras atenția publicului asupra problemei toxicității organoclorurate. În timp ce multe țări au renunțat treptat la utilizarea unor tipuri de acești compuși (cum ar fi interzicerea SUA asupra DDT-ului ca urmare a lucrării lui Carson), organoclorurile persistente continuă să fie observate la oameni și mamifere de pe întreaga planetă la niveluri potențial dăunătoare la mulți ani după producție. Utilizarea lor a fost limitată.
Compuși organici (conform GOST) sunt incluși în lista de substanțe periculoase pentru oameni.
