Egy szerves klórvegyület, a klórozott szénhidrogén vagy klórozott szénhidrogén, olyan szerves anyag, amely legalább egy kovalens kötésű klóratomot tartalmaz, amely befolyásolja a molekula kémiai viselkedését. A klór-alkánok osztálya (egy vagy több hidrogénatomot klórral helyettesített alkánok) általános példákat ad. A szerves klórok széles szerkezeti változatossága és eltérő kémiai tulajdonságai sokféle elnevezést és alkalmazást eredményeznek. A szerves kloridok nagyon hasznos anyagok sok alkalmazásban, de néhányuk komoly környezeti problémát jelent.
Hatás az ingatlanokra
A klórozás többféle módon megváltoztatja a szénhidrogének fizikai tulajdonságait. A vegyületek általában sűrűbbek a víznél, mivel a klórnak nagyobb az atomtömege, mint a hidrogénnek. Az alifás szerves kloridok alkilezőszerek, mivel a klorid a kilépő csoport.
Klórszerves vegyületek meghatározása
Sok ilyen vegyületet izoláltak természetes forrásokból, baktériumoktól az emberekig. A klórozott szerves vegyületek a biomolekulák szinte minden osztályában megtalálhatók, beleértve az alkaloidokat, terpéneket, aminosavakat, flavonoidokat, szteroidokat és zsírsavakat. Az erdőtüzek magas hőmérsékletű környezetében szerves kloridok, köztük dioxinok keletkeznek, a villámtüzek konzervált hamujában pedig dioxinokat találtak, amelyek megelőzték a szintetikus dioxinokat.
Ezenkívül különféle egyszerű klórozott szénhidrogéneket, köztük diklór-metánt, kloroformot és szén-tetrakloridot izoláltak tengeri moszatból. A környezetben található klór-metán nagy része természetes úton keletkezik biológiai lebomlás, erdőtüzek és vulkánok következtében. Az olajban lévő szerves klórvegyületek szintén széles körben ismertek (a GOST - R 52247-2004 szerint).
Epibatidin
A természetes szerves klórtartalmú epibatidin, a leveli békákból izolált alkaloid, erős fájdalomcsillapító hatással bír, és serkenti az új fájdalomcsillapítók kutatását. A békák táplálékukon keresztül jutnak epibatidinhez, majd izolálják a bőrükön. Valószínű táplálékforrások a bogarak, hangyák, atkák és legyek.
Alkánok
Az alkánok és arilalkánok szabad gyökös körülmények között ultraibolya sugárzással klórozhatók. A klórozás mértéke azonban nehezen szabályozható. Az aril-kloridokat Friedel-Crafts halogénezéssel állíthatjuk elő klór és Lewis-sav katalizátor alkalmazásával. A szerves klór meghatározásának módszereia vegyületek közé tartozik ennek a katalizátornak az alkalmazása is. Más módszereket is említ a cikk.
A klórt és nátrium-hidroxidot alkalmazó haloform reakció során metil-ketonokból és rokon vegyületekből alkil-halogenidek is előállíthatók. A kloroformot korábban így állították elő.
A klór több kötéshez alkéneket és alkinokat ad, így di- vagy tetraklórvegyületek keletkeznek.
Alkil-kloridok
Az alkil-kloridok a szerves kémia sokoldalú építőkövei. Bár az alkil-bromidok és -jodidok reaktívabbak, az alkil-kloridok olcsóbbak és könnyebben hozzáférhetők. Az alkil-kloridokat könnyen megtámadják a nukleofilek.
Az alkil-halogenideket nátrium-hidroxiddal vagy vízzel hevítve alkoholok keletkeznek. Alkoxidokkal vagy aroxidokkal reagálva észterek keletkeznek a Williamson-éterszintézisben; tiolokkal való reakciók tioétereket eredményeznek. Az alkil-kloridok könnyen reagálnak aminokkal, és szubsztituált aminokat képeznek. A Finkelstein-reakcióban az alkil-kloridokat lágyabb halogenidek, például jodid helyettesítik.
Reakció más pszeudohalogenidekkel, például aziddal, cianiddal és tiocianáttal is lehetséges. Erős bázis jelenlétében az alkil-kloridok dehidrohalogénezésen mennek keresztül, így alkének vagy alkinek keletkeznek.
Az alkil-kloridok magnéziummal reagálnak, és Grignard-reagenseket képeznek, és egy elektrofil vegyületet nukleofil vegyületté alakítanak át. A Wurtz-reakció két alkil-halogenidet kombinál nátriummal redukáló módon.
Alkalmazás
A legnagyobb alkalmazása szerves klór kémia a vinil-klorid előállítása. Az éves termelés 1985-ben körülbelül 13 milliárd kilogramm volt, amely szinte teljes egészét polivinil-kloriddá (PVC) alakították át. A szerves klórvegyületek meghatározása (a GOST szerint) olyan eljárás, amely speciális szabványosított berendezések nélkül nem végezhető el.
A legtöbb kis molekulatömegű klórozott szénhidrogén, például a kloroform, a diklór-metán, a diklór-etán és a triklór-etán hasznos oldószer. Ezek az oldószerek általában viszonylag nem polárisak; ezért vízzel nem elegyednek, és hatékonyak a tisztításban, például zsírtalanításban és vegytisztításban. Ez a tisztítás a szerves klórvegyületek meghatározására szolgáló módszerekre is vonatkozik (az olaj és más anyagok nagyon gazdagok ezekben a vegyületekben).
A legfontosabb a diklór-metán, amelyet főleg oldószerként használnak. A klór-metán a klórszilánok és szilikonok előanyaga. Történelmileg jelentős, de kisebb a kloroform, főként a klór-difluor-metán (CHClF2) és a tetrafluor-etén prekurzora, amelyet a teflongyártásban használnak.
A szerves klórtartalmú inszekticidek két fő csoportja az olyan anyagok, mint a DDT és a klórozott aliciklusos oldatok. Hatásmechanizmusuk kissé eltér az olajban lévő szerves klórvegyületektől.
DDT-szerű vegyületek
DDT-szerű anyagok a perifériás idegrendszerre hatnak. Az axon nátriumcsatornájában megakadályozzák a kapuzáródást aktiválás és depolarizáció után.membránok. A nátriumionok átszivárognak az idegmembránon, és destabilizáló negatív "utópotenciált" hoznak létre az idegek fokozott ingerlékenységével. Ez a szivárgás ismétlődő kisüléseket okoz a neuronban, akár spontán, akár egyetlen inger után.
A klórozott ciklodiének közé tartozik az aldrin, a dieldrin, az endrin, a heptaklór, a klórdán és az endoszulfán. A 2-8 órás expozíció időtartama a központi idegrendszer (CNS) aktivitásának csökkenéséhez vezet, amit ingerlékenység, remegés, majd görcsrohamok követnek. A hatásmechanizmus az, hogy megköti a rovarölő szereket a gamma-amino-vajsav (GABA)-klorid ionofor komplex GABA helyén, ami megakadályozza, hogy a klorid bejusson az idegbe.
További példák közé tartozik a dikofol, mirex, kepon és pentaklór-fenol. Lehetnek hidrofilek vagy hidrofóbok, molekulaszerkezetüktől függően.
Bifenilek
A poliklórozott bifenilek (PCB-k) egykor széles körben használt elektromos szigetelők és hőátadó folyadékok voltak. Használatukat egészségügyi megfontolások miatt általában leállították. A PCB-ket polibrómozott difenil-éterekre (PBDE) váltották fel, amelyek hasonló toxicitási és bioakkumulációs problémákat okoznak.
Bizonyos típusú szerves klórvegyületek rendkívül mérgezőek a növényekre vagy állatokra, beleértve az embert is. A szerves anyagok klór jelenlétében történő elégetésével keletkező dioxinok makacs szerves szennyezők, amelyek környezetbe kerülve veszélyt jelentenek, akárcsak egyes rovarölő szerek (pl.mint a DDT).
Például a DDT, amelyet a XX. század közepén széles körben használtak rovarirtásra, szintén felhalmozódik a táplálékláncokban, mint metabolitjai, a DDE és a DDD, és problémákat okoz a reproduktív rendszerben (pl. tojáshéj) egyes madárfajoknál. Néhány ilyen típusú vegyületet, mint például a kénes mustár, a nitrogén mustár és a lewisit, mérgező hatásuk miatt még vegyi fegyverként is használják.
Klórszerves vegyületek mérgezése
A klór jelenléte azonban egy szerves vegyületben nem okoz toxicitást. Egyes szerves kloridokat élelmiszer- és kábítószer-használatra elég biztonságosnak tekintenek. Például a borsó és a bab természetes klórozott növényi hormont, 4-klórindol-3-ecetsavat tartalmaz, és a szukralóz édesítőszert (Splenda) széles körben használják a diétás termékekben.
2004-ig világszerte legalább 165 szerves kloridot engedélyeztek gyógyszerként való felhasználásra, beleértve a természetes antibiotikumot, a vankomicint, az antihisztamin loratadint (Claritin), az antidepresszáns szertralint (Zoloft), az epilepszia elleni lamotrigint (Lamictal), és inhalációs gyógyszerek. érzéstelenítő izoflurán. Ezen vegyületek ismerete szükséges az olajban található szerves klórvegyületek meghatározásához (GOST szerint).
A tudósok megállapításai
Rachel Carson 1962-ben a Silent Spring című könyvében hozta nyilvánosságra a DDT peszticid toxicitását. Bár sok országban megszűntbizonyos típusú szerves klórvegyületek, például az Egyesült Államok DDT-tilalma, a perzisztens DDT, PCB-k és más szerves klór-maradványok használata még mindig megtalálható az emberekben és az emlősökben szerte a bolygón, sok évvel azután, hogy a gyártást és a felhasználást korlátozták.
Az északi-sarkvidéki régiókban különösen magas koncentrációk találhatók a tengeri emlősökben. Ezek a vegyszerek az emlősökben koncentrálódnak, és még az emberi anyatejben is megtalálhatók. Egyes tengeri emlősfajoknál, különösen azoknál, amelyek magas zsírtartalmú tejet termelnek, a hímek szintje általában sokkal magasabb, mivel a nőstények csökkentik a koncentrációt azáltal, hogy a laktáció során anyagokat adnak át az utódoknak. Ezek az anyagok az olajban is megtalálhatók, amit fontos figyelembe venni az olajban lévő szerves klórvegyületek meghatározásakor (a GOST szerint). Általában peszticidekre utal, bár utalhat bármely ilyen típusú vegyületre is.
A szerves klórtartalmú peszticidek osztályozhatók molekulaszerkezetük szerint. A ciklopentadién peszticidek alifás gyűrűs szerkezetek, amelyek a pentaklór-ciklopentadién Diels-Alder reakciókból származnak, és magukban foglalják a chlordánt, a nonaklórt, a heptaklórt, a heptaklór-epoxidot, a dieldrint, az aldrint, az endrint, a mirexet és a kepont. A szerves klórtartalmú peszticidek további alosztályai a DDT család és a hexaklór-ciklohexán izomerek. Mindezek a peszticidek alacsony oldhatósággal és illékonysággal rendelkeznek, és ellenállnak a környezetben zajló lebomlási folyamatoknak. Toxicitásuk és a környezetben való tartósságuk oda vezetettkorlátozás vagy felfüggesztés a legtöbb felhasználásra az Egyesült Államokban.
Peszticidek
A szerves klórtartalmú peszticidek nagyon hatékonyak a kártevők, különösen a rovarok elpusztításában. A környezetvédelmi aktivisták és fogyasztók azonban sok ilyen vegyi terméket negatívan értékelnek egy jól ismert és mára betiltott szerves klórtartalmú peszticid miatt: a diklór-difenil-trichoetán, ismertebb nevén DDT.
A szerves klórtartalmú peszticidek szenet, klórt és hidrogént tartalmazó vegyszerek. Amint az amerikai halászati és vadvédelmi szolgálat kifejtette, a klór-szén kötések különösen erősek, ami megakadályozza, hogy ezek a vegyszerek gyorsan lebomlanak vagy feloldódjanak a vízben. A vegyszer vonzza a zsírt is, és felhalmozódik az azt fogyasztó állatok zsírszövetében.
A szerves klórtartalmú peszticidek kémiai élettartama az egyik oka annak, hogy ugyanolyan hatékony, mint egy rovarirtó, és potenciálisan káros is – hosszú ideig képes megvédeni a termést, de az állatok szervezetében is megmaradhat.
A DDT-vel együtt az Egyesült Államok EPA betiltotta az egyéb szerves klórtartalmú peszticidek, például az aldrin, a dieldrin, a heptaklór, a mirex, a klórdekon és a klórdán használatát. Európa hasonlóképpen számos szerves klórtartalmú növényvédő szert betiltott, de mindkét régióban a szerves klórtartalmú vegyszerek továbbra is számos otthoni, kerti és környezetvédelmi kártevőirtó termék hatóanyagai.az EPA szerint. A szerves klórtartalmú peszticidek a fejlődő országokban is rendkívül népszerűek mezőgazdasági felhasználásra szerte a világon.
Akár termőföldet vizsgál, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az még mindig tele van-e nyári szerves klórtartalmú peszticidekkel, akár a vízben vizsgálja a szerves klórvegyületeket, a tesztelés a legjobb módja annak, hogy megtudja, vannak-e ezek a vegyszerek az Ön közelében. Az EPA 8250A és 8270B módszerei használhatók ezeknek a vegyi anyagoknak a tesztelésére. A 8250A képes vizsgálni a hulladékot, a talajt és a vizet, míg a 8270B gázkromatográfiát/tömegspektrometriát (GC/MS) használ.
Bár a szerves klórtartalmú peszticidek leginkább arról ismertek, hogy károsítják egyes madarak egészséges tojásrakási képességét, ezek a vegyszerek köztudottan károsan hatnak a peszticideket fogyasztó vagy belélegző emberekre. A szerves klórtartalmú peszticidek lenyelésének legvalószínűbb módja a szennyezett halak vagy állati szövetek véletlen belélegzése vagy elfogyasztása. Annak igazolására, hogy valakinél szerves klórmérgezés jelei vannak, általában vért vagy vizeletet küldenek egy egyetemhez vagy kormányzati szervhez, amely GC/MS-t használ a kémiai vegyületek vizsgálatára.
Méregezés jelei
A szerves klórtartalmú peszticid toxicitás figyelmeztető jelei közé tartoznak a görcsrohamok, hallucinációk, köhögés, bőrkiütés, hányás, hasi fájdalom, fejfájás, zavartság és esetleg légúti panaszokelégtelenség Matthew Wong, PhD, PhD és Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape szerint. Noha az Egyesült Államokban és Európában sok ilyen növényvédő szert betiltottak, a világ más részein történő felhasználásuk, valamint az Egyesült Államok és Európa egyes részein való tárolás olyan helyzeteket teremt, ahol továbbra is lehetséges a szerves klórmérgezés.
A szerves klórtartalmú peszticidek nagyszámú perzisztens vegyszert tartalmaznak, amelyek hatékonyak és világszerte jelentős kockázatot hordoznak.
Bár a halogénezett szerves vegyületek viszonylag ritkák a természetben a nem halogénezettekhez képest, sok ilyen vegyületet izoláltak természetes forrásokból, baktériumoktól az emberekig. Vannak példák természetes klórvegyületekre, amelyek a biomolekulák szinte minden osztályában megtalálhatók, beleértve az alkaloidokat, terpéneket, aminosavakat, flavonoidokat, szteroidokat és zsírsavakat.
Az erdőtüzek magas hőmérsékletű környezetében szerves kloridok, köztük dioxinok keletkeznek, a szintetikus dioxinokat megelőző villámtüzek megőrzött hamujában pedig dioxinokat találtak. Ezenkívül különféle egyszerű klórozott szénhidrogéneket, köztük diklór-metánt, kloroformot és szén-tetrakloridot izoláltak tengeri moszatból.
A környezetben lévő klór-metán nagy része természetes úton, biológiai lebomlás, erdőtüzek és vulkánok következtében keletkezik. A természetes szerves klór-epibatidin, a leveli békákból izolált alkaloid, erős fájdalomcsillapító ésösztönzi az új fájdalomcsillapító gyógyszerek kutatását.
Dioxinok
Bizonyos típusú szerves klórvegyületek rendkívül mérgezőek a növényekre vagy állatokra, beleértve az embert is. A szerves anyagok klór jelenlétében történő elégetésekor keletkező dioxinok és egyes rovarirtó szerek, mint például a DDT, makacs szerves szennyezők, amelyek környezeti veszélyt jelentenek. Például a DDT túlzott használata a huszadik század közepén, amely felhalmozódott az állatokban, egyes madarak populációinak súlyos csökkenéséhez vezetett. A klórozott oldószerek helytelen kezelés és ártalmatlanítás esetén talajvízszennyezési problémákat okozhatnak.
Egyes szerves kloridokat, például a foszgént, még vegyi harci szerként is használták. A mesterségesen létrehozott és mérgező szerves kloridok, például a DDT, minden egyes expozíció alkalmával felhalmozódik a szervezetben, ami végül halálos mennyiséghez vezet, mivel a szervezet nem tudja lebontani vagy megszabadulni tőlük. A klór jelenléte egy szerves vegyületben azonban semmiképpen sem biztosítja a toxicitást. Sok szerves klórvegyület elég biztonságos élelmiszer- és gyógyszerhasználathoz.
Például a borsó és a bab természetes klórozott növényi hormont, 4-klórindol-3-ecetsavat (4-Cl-IAA) tartalmaz, és a szukralóz édesítőszert (Splenda) széles körben használják diétás termékekben. 2004-ben legalább 165szerves klórvegyületek gyógyszerként történő felhasználásra, beleértve az antihisztamin loratadint (Claritin), az antidepresszáns szertralint (Zoloft), az epilepszia elleni lamotrigint (lamiktál) és az inhalációs érzéstelenítőt, az izofluránt.
Rachel Carson megnyitója
A Silent Spring (1962) című művével Rachel Carson felhívta a közvélemény figyelmét a szerves klór toxicitásának problémájára. Míg sok országban fokozatosan megszüntették e vegyületek bizonyos típusainak használatát (például az Egyesült Államokban a DDT betiltását Carson munkája eredményeként), a perzisztens szerves kloridok továbbra is megfigyelhetők az emberekben és az emlősökben, potenciálisan káros szinten sok évvel azután is. Termelés. Használatuk korlátozott.
A szerves klórvegyületek (a GOST szerint) szerepelnek az emberre veszélyes anyagok listáján.
