Chlororganická sloučenina, chlorovaný uhlovodík nebo chlorovaný uhlovodík, je organická látka obsahující alespoň jeden kovalentně vázaný atom chloru, který ovlivňuje chemické chování molekuly. Třída chloralkanů (alkany s jedním nebo více atomy vodíku nahrazenými chlorem) poskytuje obecné příklady. Široká strukturní rozmanitost a různé chemické vlastnosti organochlorů vedou k široké škále názvů a aplikací. Organochloridy jsou velmi užitečné látky v mnoha aplikacích, ale některé z nich představují vážný problém pro životní prostředí.
Vliv na vlastnosti
Chlorace mění fyzikální vlastnosti uhlovodíků několika způsoby. Sloučeniny mají tendenci být hustší než voda kvůli vyšší atomové hmotnosti chloru ve srovnání s vodíkem. Alifatické organochloridy jsou alkylační činidla, protože chlorid je odstupující skupina.
Stanovení organochlorových sloučenin
Mnoho takových sloučenin bylo izolováno z přírodních zdrojů, od bakterií až po lidi. Chlorované organické sloučeniny se nacházejí téměř ve všech třídách biomolekul, včetně alkaloidů, terpenů, aminokyselin, flavonoidů, steroidů a mastných kyselin. Organochloridy, včetně dioxinů, se tvoří ve vysokoteplotním prostředí lesních požárů a dioxiny byly nalezeny v uchovaném popelu z bleskových požárů, které předcházely vzniku syntetických dioxinů.
Kromě toho byly z mořských řas izolovány různé jednoduché chlorované uhlovodíky, včetně dichlormethanu, chloroformu a tetrachlormethanu. Většina chlormethanu v životním prostředí vzniká přirozeně biodegradací, lesními požáry a vulkány. Organické sloučeniny chloru v oleji jsou také široce známé (podle GOST - R 52247-2004).
Epibatidin
Přírodní organochlorový epibatidin, alkaloid izolovaný ze stromových žab, má silný analgetický účinek a stimuluje výzkum nových léků proti bolesti. Žáby získávají epibatidin potravou a poté jej izolují na kůži. Pravděpodobnými zdroji potravy jsou brouci, mravenci, roztoči a mouchy.
Alkanes
Alkany a arylalkany mohou být chlorovány za podmínek volných radikálů ultrafialovým zářením. Stupeň chlorace je však obtížně kontrolovatelný. Arylchloridy lze připravit Friedel-Craftsovou halogenací za použití chloru a Lewisovy kyseliny jako katalyzátoru. Metody stanovení organochlorusloučeniny zahrnují včetně použití tohoto katalyzátoru. V článku jsou uvedeny i další metody.
Haloformní reakce využívající chlor a hydroxid sodný je také schopna generovat alkylhalogenidy z methylketonů a příbuzných sloučenin. Dříve se tímto způsobem vyráběl chloroform.
Chlor přidává alkeny a alkyny k násobným vazbám za vzniku di- nebo tetrachlorových sloučenin.
Alkylchloridy
Alkylchloridy jsou všestranné stavební kameny v organické chemii. Ačkoli jsou alkylbromidy a jodidy reaktivnější, alkylchloridy jsou levnější a snadněji dostupné. Alkylchloridy jsou snadno napadnutelné nukleofily.
Zahříváním alkylhalogenidů hydroxidem sodným nebo vodou vznikají alkoholy. Reakce s alkoxidy nebo aroxidy poskytuje estery při Williamsonově syntéze etheru; reakce s thioly poskytují thioethery. Alkylchloridy snadno reagují s aminy za vzniku substituovaných aminů. Alkylchloridy jsou nahrazeny měkčími halogenidy, jako je jodid ve Finkelsteinově reakci.
Reakce s jinými pseudohalogenidy, jako je azid, kyanid a thiokyanát, je také možná. V přítomnosti silné báze podléhají alkylchloridy dehydrohalogenaci za vzniku alkenů nebo alkynů.
Alkylchloridy reagují s hořčíkem za vzniku Grignardových činidel, převádějících elektrofilní sloučeninu na nukleofilní. Wurtzova reakce spojuje dva alkylhalogenidy se sodíkem redukčním způsobem.
Aplikace
Největší aplikaceorganochlorová chemie je výroba vinylchloridu. Roční produkce v roce 1985 byla asi 13 miliard kilogramů, z nichž téměř celá byla převedena na polyvinylchlorid (PVC). Stanovení organochlorových sloučenin (podle GOST) je proces, který nelze provést bez speciálního standardizovaného zařízení.
Většina nízkomolekulárních chlorovaných uhlovodíků, jako je chloroform, dichlormethan, dichlorethan a trichlorethan, jsou užitečnými rozpouštědly. Tato rozpouštědla bývají relativně nepolární; proto jsou nemísitelné s vodou a jsou účinné při čištění, jako je odmašťování a chemické čištění. Toto čištění se vztahuje i na metody stanovení organochlorových sloučenin (ropa a další látky jsou na tyto sloučeniny velmi bohaté).
Nejdůležitější je dichlormethan, který se používá hlavně jako rozpouštědlo. Chlormethan je prekurzorem chlorsilanů a silikonů. Historicky významný, ale menší je chloroform, hlavně prekurzor chlordifluormethanu (CHClF2) a tetrafluorethenu, který se používá při výrobě teflonu.
Dvě hlavní skupiny organochlorových insekticidů jsou látky jako DDT a chlorované alicyklické roztoky. Jejich mechanismus účinku se mírně liší od organochlorových sloučenin v oleji.
Sloučeniny podobné DDT
Látky podobné DDT působí na periferní nervový systém. V sodíkovém kanálu axonu zabraňují uzavření brány po aktivaci a depolarizaci.membrány. Sodné ionty prosakují nervovou membránou a vytvářejí destabilizující negativní „post potenciál“se zvýšenou nervovou dráždivostí. Tento únik způsobuje opakované výboje v neuronu, buď spontánně nebo po jediném podnětu.
Chlorované cyklodieny zahrnují aldrin, dieldrin, endrin, heptachlor, chlordan a endosulfan. Délka expozice od 2 do 8 hodin vede ke snížení aktivity centrálního nervového systému (CNS), následně k podrážděnosti, třesu a následně k záchvatům. Mechanismus účinku spočívá v navázání insekticidů v místě GABA v ionoforovém komplexu chloridu kyseliny gama-aminomáselné (GABA), který zabraňuje vstupu chloridu do nervu.
Další příklady zahrnují dikofol, mirex, kepon a pentachlorfenol. Mohou být buď hydrofilní nebo hydrofobní, v závislosti na jejich molekulární struktuře.
Bifenyly
Polychlorované bifenyly (PCB) byly kdysi široce používané elektrické izolátory a teplonosné kapaliny. Jejich používání bylo obecně přerušeno kvůli zdravotním problémům. PCB byly nahrazeny polybromovanými difenylethery (PBDE), které způsobují podobnou toxicitu a problémy s bioakumulací.
Některé typy organochlorových sloučenin jsou vysoce toxické pro rostliny nebo zvířata, včetně lidí. Dioxiny, produkované spalováním organické hmoty v přítomnosti chlóru, jsou perzistentní organické znečišťující látky, které představují nebezpečí při uvolnění do životního prostředí, stejně jako některé insekticidy (např.jako DDT).
Například DDT, který byl široce používán k hubení hmyzu v polovině 20. století, se také hromadí v potravních řetězcích, stejně jako jeho metabolity DDE a DDD, a způsobuje problémy s reprodukčním systémem (např. vaječné skořápky) u některých druhů ptáků. Některé sloučeniny tohoto typu, jako je sirný yperit, dusíkatý yperit a lewisit, se pro svou toxicitu dokonce používají jako chemické zbraně.
Intoxikace organochlorovými sloučeninami
Přítomnost chloru v organické sloučenině však neposkytuje toxicitu. Některé organochloridy jsou považovány za dostatečně bezpečné pro použití v potravinách a drogách. Například hrách a fazole obsahují přírodní chlorovaný rostlinný hormon 4-chlorindol-3-octovou kyselinu a sladidlo sukralózu (Splenda) jsou široce používány v dietních výrobcích.
V roce 2004 bylo po celém světě schváleno nejméně 165 organochloridů pro použití jako léčiva, včetně přírodního antibiotika vankomycinu, antihistaminika loratadinu (Claritin), antidepresiva sertralinu (Zoloft), antiepileptika lamotriginu (Lamictal), a inhalační léky. anestetikum isofluran. Tyto sloučeniny je nutné znát pro stanovení organochlorových sloučenin v oleji (podle GOST).
Zjištění vědců
Rachel Carsonová ve své knize Tiché jaro z roku 1962 představila veřejnosti toxicitu DDT pesticidy. Ačkoli mnoho zemí přestalopoužití určitých typů organochlorových sloučenin, jako je americký zákaz DDT, perzistentní DDT, PCB a další organochlorové zbytky, se stále nacházejí u lidí a savců po celé planetě, mnoho let poté, co byla výroba a použití omezeno.
V arktických oblastech se zvláště vysoké hladiny vyskytují u mořských savců. Tyto chemikálie jsou koncentrovány v savcích a dokonce se nacházejí v lidském mateřském mléce. U některých druhů mořských savců, zejména těch, kteří produkují mléko s vysokým obsahem tuku, mají samci tendenci mít mnohem vyšší hladiny, protože samice snižují koncentrace tím, že látky přenášejí na potomstvo prostřednictvím laktace. Tyto látky lze také nalézt v oleji, což je důležité vzít v úvahu při stanovení organochlorových sloučenin v oleji (podle GOST). Obvykle se odkazuje na pesticidy, i když to může také odkazovat na jakoukoli sloučeninu tohoto typu.
Organochlorové pesticidy lze klasifikovat podle jejich molekulární struktury. Cyklopentadienové pesticidy jsou alifatické kruhové struktury odvozené z pentachlorcyklopentadienu Diels-Alderových reakcí a zahrnují chlordan, nonachlor, heptachlor, heptachlorepoxid, dieldrin, aldrin, endrin, mirex a kepon. Dalšími podtřídami organochlorových pesticidů jsou skupina DDT a izomery hexachlorcyklohexanu. Všechny tyto pesticidy mají nízkou rozpustnost a těkavost a jsou odolné vůči degradačním procesům v prostředí. Jejich toxicita a perzistence v životním prostředí vedly k jejichomezení nebo pozastavení pro většinu použití ve Spojených státech.
Pesticides
Organochlorové pesticidy jsou velmi účinné při hubení škůdců, zejména hmyzu. Mnoho z těchto chemických produktů je však ekologickými aktivisty a spotřebiteli vnímáno negativně kvůli jednomu dobře známému a nyní zakázanému organochlorovému pesticidu: dichlordifenyltrichoethanu, lépe známému jako DDT.
Organochlorové pesticidy jsou chemikálie s uhlíkem, chlórem a vodíkem. Jak vysvětlila US Fish and Wildlife Service, vazby chlóru a uhlíku jsou obzvláště silné, což brání těmto chemikáliím v rychlém rozkladu nebo rozpuštění ve vodě. Chemikálie také přitahuje tuk a hromadí se v tukové tkáni zvířat, která ji konzumují.
Chemická životnost organochlorových pesticidů je jedním z důvodů, proč je stejně účinný jako insekticid a potenciálně škodlivý – dokáže chránit plodiny po dlouhou dobu, ale může také zůstat v těle zvířete.
Společně s DDT zakázala US EPA používání dalších organochlorových pesticidů, jako jsou aldrin, dieldrin, heptachlor, mirex, chlordekon a chlordan. Evropa podobně zakázala mnoho organochlorových pesticidů, ale v obou těchto regionech jsou organochlorové chemikálie stále aktivními složkami v řadě přípravků na hubení škůdců pro domácnost, zahradu a životní prostředí.prostředí, podle EPA. Organochlorové pesticidy jsou také extrémně populární v rozvojových zemích po celém světě pro zemědělské použití.
Ať zkoumáte zemědělskou půdu, abyste se ujistili, že je stále plná letních organochlorových pesticidů, nebo kontrolujete, zda voda neobsahuje organochlorové sloučeniny, testování je nejlepší způsob, jak zjistit, zda se tyto chemikálie nacházejí ve vaší blízkosti. K testování těchto chemikálií lze použít metody EPA 8250A a 8270B. 8250A může testovat odpad, půdu a vodu, zatímco 8270B používá plynovou chromatografii/hmotnostní spektrometrii (GC/MS).
Přestože jsou organochlorové pesticidy nejlépe známé tím, že poškozují schopnost některých ptáků snášet zdravá vejce, je známo, že tyto chemikálie nepříznivě ovlivňují lidi, kteří konzumují nebo vdechují pesticidy. Náhodné vdechnutí nebo konzumace kontaminovaných ryb nebo živočišných tkání je nejpravděpodobnější cestou požití organochlorových pesticidů. Aby se potvrdilo, že někdo má známky otravy organochlorem, krev nebo moč se obvykle posílá na univerzitu nebo vládní agenturu, která používá GC/MS k testování chemických sloučenin.
Příznaky otravy
Výstražné příznaky toxicity organochlorových pesticidů zahrnují záchvaty, halucinace, kašel, kožní vyrážku, zvracení, bolesti břicha, bolesti hlavy, zmatenost a možná i dýchánínedostatečnost podle Matthewa Wonga, PhD, PhD, a Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Ačkoli v USA a Evropě platí zákaz mnoha těchto pesticidů, jejich používání v jiných částech světa a skladování v částech USA a Evropy vytváří situace, kdy je otrava organochlorem stále možná.
Organochlorové pesticidy zahrnují velké množství perzistentních chemikálií, které jsou jak účinné, tak celosvětově představují významné riziko.
Ačkoli jsou halogenované organické sloučeniny v přírodě relativně vzácné ve srovnání s nehalogenovanými, mnoho takových sloučenin bylo izolováno z přírodních zdrojů, od bakterií až po lidi. Existují příklady přírodních sloučenin chloru, které se nacházejí téměř v každé třídě biomolekul, včetně alkaloidů, terpenů, aminokyselin, flavonoidů, steroidů a mastných kyselin.
Organochloridy, včetně dioxinů, se tvoří ve vysokoteplotním prostředí lesních požárů a dioxiny byly nalezeny v konzervovaném popelu z bleskových požárů, které předcházely syntetickým dioxinů. Kromě toho byly z mořských řas izolovány různé jednoduché chlorované uhlovodíky, včetně dichlormethanu, chloroformu a tetrachlormethanu.
Většina chlormethanu v životním prostředí vzniká přirozeně biodegradací, lesními požáry a sopkami. Přírodní organochlorový epibatidin, alkaloid izolovaný ze stromových žab, má silný analgetický účinek astimuluje výzkum nových léků proti bolesti.
Dioxiny
Některé typy organochlorových sloučenin jsou vysoce toxické pro rostliny nebo zvířata, včetně lidí. Dioxiny vznikající při spalování organické hmoty v přítomnosti chlóru a některé insekticidy, jako je DDT, jsou perzistentní organické polutanty, které představují nebezpečí pro životní prostředí. Například nadměrné používání DDT v polovině dvacátého století, které se nahromadilo u zvířat, vedlo k vážnému poklesu populací některých ptáků. Chlorovaná rozpouštědla, pokud se s nimi špatně zachází a jsou likvidována, způsobují problémy se znečištěním podzemních vod.
Některé organochloridy, jako je fosgen, byly dokonce použity jako chemické bojové látky. Některé z uměle vytvořených a toxických organochloridů, jako je DDT, se hromadí v těle s každou expozicí, což nakonec vede k smrtelnému množství, protože tělo je nedokáže rozložit nebo se jich zbavit. Přítomnost chloru v organické sloučenině však v žádném případě nezaručuje toxicitu. Mnoho organochlorových sloučenin je dostatečně bezpečných pro použití v potravinách a drogách.
Například hrách a fazole obsahují přírodní chlorovaný rostlinný hormon 4-chlorindol-3-octovou kyselinu (4-Cl-IAA) a sladidlo sukralózu (Splenda) jsou široce používány v dietních výrobcích. Od roku 2004 nejméně 165organochlorové sloučeniny pro použití jako léčiva, včetně antihistaminika loratadinu (Claritin), antidepresiva sertralinu (Zoloft), antiepileptika lamotriginu (lamiktal) a inhalačního anestetika isofluranu.
Otevření Rachel Carson
S Silent Spring (1962) upozornila Rachel Carsonová veřejnost na problém toxicity organochlorů. Zatímco mnoho zemí postupně upustilo od používání některých typů těchto sloučenin (jako je zákaz DDT v USA v důsledku Carsonovy práce), perzistentní organochloridy jsou nadále pozorovány u lidí a savců po celé planetě v potenciálně škodlivých hladinách mnoho let poté. Výroba. Jejich použití bylo omezeno.
Organochlorové sloučeniny (podle GOST) jsou zahrnuty na seznamu látek nebezpečných pro člověka.
