Organoklorova spojina, kloroogljikovodik ali klorirani ogljikovodik, je organska snov, ki vsebuje vsaj en kovalentno vezan atom klora, ki vpliva na kemijsko obnašanje molekule. Razred kloroalkanov (alkani z enim ali več vodikovimi atomi, nadomeščenimi s klorom) ponuja splošne primere. Široka strukturna raznolikost in različne kemične lastnosti organoklorov vodijo do širokega spektra imen in aplikacij. Organokloridi so zelo uporabne snovi v številnih aplikacijah, vendar nekateri od njih predstavljajo resen okoljski problem.
Vpliv na lastnosti
Kloriranje spremeni fizikalne lastnosti ogljikovodikov na več načinov. Spojine so ponavadi gostejše od vode zaradi večje atomske mase klora v primerjavi z vodikom. Alifatski organokloridi so alkilirajoča sredstva, ker je klorid odhajajoča skupina.
Določanje organoklorovih spojin
Veliko takšnih spojin je bilo izoliranih iz naravnih virov, od bakterij do ljudi. Klorirane organske spojine najdemo v skoraj vseh razredih biomolekul, vključno z alkaloidi, terpeni, aminokislinami, flavonoidi, steroidi in maščobnimi kislinami. Organokloridi, vključno z dioksini, nastajajo v visokotemperaturnem okolju gozdnih požarov, dioksini pa so bili najdeni v ohranjenem pepelu iz požarov strele, ki so bili pred sintetičnimi dioksini.
Poleg tega so bili iz morskih alg izolirani različni enostavni klorirani ogljikovodiki, vključno z diklorometanom, kloroformom in ogljikovim tetrakloridom. Večina klorometana v okolju nastane naravno z biorazgradnjo, gozdnimi požari in vulkani. Splošno poznane so tudi organoklorove spojine v olju (po GOST - R 52247-2004).
epibatidin
Naravni organoklor epibatidin, alkaloid, izoliran iz drevesnih žab, ima močan analgetični učinek in spodbuja raziskave novih zdravil proti bolečinam. Žabe dobijo epibatidin s hrano in ga nato izolirajo na svoji koži. Verjetni viri hrane so hrošči, mravlje, pršice in muhe.
alkani
Alkane in arilalkane je mogoče klorirati v pogojih prostih radikalov z ultravijoličnim sevanjem. Vendar je težko nadzorovati stopnjo kloriranja. Aril kloride lahko pripravimo s halogeniranjem Friedel-Crafts z uporabo klora in katalizatorja Lewisove kisline. Metode za določanje organoklorspojine vključujejo tudi uporabo tega katalizatorja. V članku so omenjene tudi druge metode.
Reakcija haloforma z uporabo klora in natrijevega hidroksida je prav tako sposobna ustvariti alkil halide iz metil ketonov in sorodnih spojin. Kloroform je bil prej proizveden na ta način.
Klor dodaja alkene in alkine v več vezi, kar daje di- ali tetrakloro spojine.
Alkil kloridi
Alkil kloridi so vsestranski gradniki v organski kemiji. Čeprav so alkil bromidi in jodidi bolj reaktivni, so alkil kloridi cenejši in lažje dostopni. Alkil kloride zlahka napadejo nukleofili.
Segrevanje alkil halogenidov z natrijevim hidroksidom ali vodo daje alkohole. Reakcija z alkoksidi ali aroksidi daje estre v Williamsonovi sintezi etra; reakcije s tioli dajejo tioetre. Alkil kloridi zlahka reagirajo z amini, da tvorijo substituirane amine. Alkil kloride nadomestijo mehkejši halogenidi, kot je jodid v Finkelsteinovi reakciji.
Možna je tudi reakcija z drugimi psevdohalidi, kot so azid, cianid in tiocianat. V prisotnosti močne baze se alkil kloridi dehidrohalogenirajo, da nastanejo alkeni ali alkini.
Alkil kloridi reagirajo z magnezijem in tvorijo Grignardove reagente, ki pretvorijo elektrofilno spojino v nukleofilno. Wurtzova reakcija združuje dva alkil halogenida z natrijem na redukcijski način.
Prijava
Največja aplikacijaorganoklorna kemija je proizvodnja vinilklorida. Letna proizvodnja leta 1985 je znašala približno 13 milijard kilogramov, od tega je bila skoraj vsa pretvorjena v polivinilklorid (PVC). Določanje organoklorovih spojin (po GOST) je postopek, ki ga ni mogoče izvesti brez posebne standardizirane opreme.
Večina kloriranih ogljikovodikov z nizko molekulsko maso, kot so kloroform, diklorometan, dikloroetan in trikloroetan, so uporabna topila. Ta topila so ponavadi relativno nepolarna; zato se ne mešajo z vodo in so učinkoviti pri čiščenju, kot sta razmaščevanje in kemično čiščenje. To čiščenje velja tudi za metode za določanje organoklorovih spojin (olja in druge snovi so zelo bogate s temi spojinami).
Najpomembnejši je diklorometan, ki se uporablja predvsem kot topilo. Klorometan je predhodnik klorosilanov in silikonov. Zgodovinsko pomemben, vendar manjši, je kloroform, predvsem predhodnik klorodifluorometana (CHClF2) in tetrafluoroetena, ki se uporablja pri proizvodnji teflona.
Dve glavni skupini organoklorovih insekticidov sta snovi, kot sta DDT in klorirane aliciklične raztopine. Njihov mehanizem delovanja se nekoliko razlikuje od organoklorovih spojin v olju.
DDT-podobne spojine
DDT podobne snovi delujejo na periferni živčni sistem. V natrijevem kanalu aksona preprečujejo zapiranje vrat po aktivaciji in depolarizaciji.membrane. Natrijevi ioni prodrejo skozi živčno membrano in ustvarijo destabilizirajoč negativni "postpotencial" s povečano razdražljivostjo živcev. To uhajanje povzroči ponavljajoče se razelektritve v nevronu, bodisi spontano bodisi po enem samem dražljaju.
Klorirani ciklodieni vključujejo aldrin, dieldrin, endrin, heptaklor, klordan in endosulfan. Trajanje izpostavljenosti od 2 do 8 ur vodi do zmanjšanja aktivnosti centralnega živčnega sistema (CNS), čemur sledi razdražljivost, tresenje in nato epileptični napadi. Mehanizem delovanja je, da veže insekticide na mesto GABA v kloridni ionoforski kompleks gama-aminomaslene kisline (GABA), ki preprečuje, da bi klorid prišel v živec.
Drugi primeri vključujejo dikofol, mirex, kepon in pentaklorofenol. Lahko so hidrofilni ali hidrofobni, odvisno od njihove molekularne strukture.
bifenili
Poliklorirani bifenili (PCB) so bili nekoč široko uporabljeni električni izolatorji in tekočine za prenos toplote. Njihova uporaba je bila na splošno prekinjena zaradi zdravstvenih težav. PCB-je so nadomestili polibromirani difenil etri (PBDE), ki povzročajo podobno toksičnost in težave z bioakumulacijo.
Nekatere vrste organoklorovih spojin so zelo strupene za rastline ali živali, vključno z ljudmi. Dioksini, ki nastanejo pri sežiganju organskih snovi v prisotnosti klora, so obstojna organska onesnaževala, ki predstavljajo nevarnost, ko se sproščajo v okolje, tako kot nekateri insekticidi (npr.kot DDT).
Na primer DDT, ki je bil sredi 20. stoletja široko uporabljen za zatiranje žuželk, se kopiči tudi v prehranjevalnih verigah, kot sta njegova presnovka DDE in DDD, in povzroča težave s reproduktivnim sistemom (npr. jajčne lupine) pri nekaterih vrstah ptic. Nekatere spojine te vrste, kot so žveplova gorčica, dušikova gorčica in lewisite, se zaradi svoje strupenosti uporabljajo celo kot kemično orožje.
Zastrupitev z organoklorovimi spojinami
Vendar prisotnost klora v organski spojini ne zagotavlja strupenosti. Nekateri organokloridi veljajo za dovolj varne za uporabo v hrani in zdravilih. Na primer, grah in fižol vsebujeta naravni klorirani rastlinski hormon 4-klorindol-3-ocetno kislino, sladilo sukralozo (Splenda) pa se pogosto uporablja v prehranskih izdelkih.
Od leta 2004 je bilo po vsem svetu odobrenih vsaj 165 organokloridov za uporabo kot farmacevtska zdravila, vključno z naravnim antibiotikom vankomicinom, antihistaminikom loratadinom (Claritin), antidepresivom sertralinom (Zoloft), antiepileptičnim lamotriginom (lamotrigin). in zdravila za inhaliranje. anestetik izofluran. Te spojine je treba poznati za določanje organoklorovih spojin v olju (po GOST).
Ugotovitve znanstvenikov
Rachel Carson je v svoji knjigi Silent Spring iz leta 1962 javnosti predstavila strupenost DDT za pesticide. Čeprav so številne države prenehaleuporaba nekaterih vrst organoklorovih spojin, kot je prepoved DDT v ZDA, obstojni DDT, PCB in drugi ostanki organoklorovih spojin, še vedno najdemo pri ljudeh in sesalcih po vsem planetu, mnogo let po tem, ko sta bili proizvodnja in uporaba omejeni.
V arktičnih regijah so zlasti visoke ravni pri morskih sesalcih. Te kemikalije so koncentrirane pri sesalcih in jih najdemo celo v človeškem materinem mleku. Pri nekaterih vrstah morskih sesalcev, zlasti tistih, ki proizvajajo mleko z visoko vsebnostjo maščob, imajo samci običajno veliko višje ravni, saj samice zmanjšajo koncentracijo s prenašanjem snovi na potomce z dojenjem. Te snovi lahko najdemo tudi v olju, kar je pomembno upoštevati pri določanju organoklorovih spojin v olju (po GOST). Običajno se nanaša na pesticide, čeprav se lahko nanaša tudi na katero koli spojino te vrste.
Organoklorove pesticide lahko razvrstimo glede na njihovo molekularno strukturo. Ciklopentadienski pesticidi so alifatske obročne strukture, ki izhajajo iz pentaklorociklopentadienskih Diels-Alderjevih reakcij in vključujejo klordan, nonaklor, heptaklor, heptaklor epoksid, dieldrin, aldrin, endrin, mirex in kepon. Drugi podrazredi organoklorovih pesticidov so družina DDT in izomeri heksaklorocikloheksana. Vsi ti pesticidi imajo nizko topnost in hlapnost ter so odporni na procese razgradnje v okolju. Njihova strupenost in obstojnost v okolju sta privedla do njihoveomejitev ali prekinitev za večino uporab v Združenih državah.
Pesticidi
Organoklorni pesticidi so zelo učinkoviti pri ubijanju škodljivcev, zlasti žuželk. Toda okoljski aktivisti in potrošniki mnoge od teh kemičnih izdelkov dojemajo negativno zaradi enega dobro znanega in zdaj prepovedanega organoklorovega pesticida: diklorodifeniltrihoetana, bolj znanega kot DDT.
Organoklorni pesticidi so kemikalije z ogljikom, klorom in vodikom. Kot je pojasnila ameriška služba za ribe in divje živali, so vezi med klorom in ogljikom še posebej močne, kar preprečuje, da bi se te kemikalije hitro razgradile ali raztopile v vodi. Kemikalija prav tako privlači maščobo in se kopiči v maščobnem tkivu živali, ki jo uživajo.
Kemična obstojnost organoklorovih pesticidov je eden od razlogov, zakaj je enako učinkovit kot insekticid in potencialno škodljiv - lahko dolgo časa zaščiti pridelke, lahko pa ostane tudi v telesu živali.
Poleg DDT je ameriška EPA prepovedala uporabo drugih organoklorovih pesticidov, kot so aldrin, dieldrin, heptaklor, mirex, klordekon in klordan. Evropa je podobno prepovedala številne organoklorove pesticide, vendar so v obeh regijah organoklorove kemikalije še vedno aktivne sestavine v številnih izdelkih za zatiranje škodljivcev za dom, vrt in okolje.okolje, v skladu z EPA. Organoklorovi pesticidi so tudi izjemno priljubljeni v državah v razvoju po vsem svetu za kmetijsko uporabo.
Ne glede na to, ali raziskujete kmetijska zemljišča, da se prepričate, da so še vedno polna poletnih organoklorovih pesticidov, ali preverjate vodo za organoklorove spojine, je testiranje najboljši način, da ugotovite, ali so te kemikalije blizu vas. Za testiranje teh kemikalij je mogoče uporabiti metodi EPA 8250A in 8270B. 8250A lahko testira odpadke, zemljo in vodo, medtem ko 8270B uporablja plinsko kromatografijo/masno spektrometrijo (GC/MS).
Čeprav so organoklorovi pesticidi najbolj znani po tem, da poškodujejo sposobnost nekaterih ptic, da izležejo zdrava jajca, je znano, da te kemikalije negativno vplivajo na ljudi, ki uživajo ali vdihavajo pesticide. Najverjetnejša pot zaužitja organoklorovih pesticidov je nenamerno vdihavanje ali uživanje kontaminiranih rib ali živalskega tkiva. Za potrditev, da ima nekdo znake zastrupitve z organoklorom, se kri ali urin običajno pošlje na univerzo ali vladno agencijo, ki uporablja GC/MS za testiranje kemičnih spojin.
Znaki zastrupitve
Opozorilni znaki toksičnosti organoklorovih pesticidov vključujejo epileptične napade, halucinacije, kašelj, kožni izpuščaj, bruhanje, bolečine v trebuhu, glavoboli, zmedenost in morda dihanjeinsuficienca glede na Matthew Wong, PhD, PhD, in Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Čeprav so številni od teh pesticidov v ZDA in Evropi prepovedani, njihova uporaba v drugih delih sveta in skladiščenje v delih ZDA in Evrope ustvarjata situacije, ko je zastrupitev z organoklorovim klorom še vedno možna.
Organoklorov pesticidi vključujejo veliko število obstojnih kemikalij, ki so učinkovite in predstavljajo veliko tveganje po vsem svetu.
Čeprav so halogenirane organske spojine v naravi relativno redke v primerjavi z nehalogeniranimi, je bilo veliko takšnih spojin izoliranih iz naravnih virov, od bakterij do ljudi. Obstajajo primeri naravnih klorovih spojin, ki jih najdemo v skoraj vseh razredih biomolekul, vključno z alkaloidi, terpeni, aminokislinami, flavonoidi, steroidi in maščobnimi kislinami.
Organokloridi, vključno z dioksini, nastajajo v visokotemperaturnem okolju gozdnih požarov, dioksine pa so našli v ohranjenem pepelu požarov strele, ki so bili pred sintetičnimi dioksini. Poleg tega so bili iz morskih alg izolirani različni enostavni klorirani ogljikovodiki, vključno z diklorometanom, kloroformom in ogljikovim tetrakloridom.
Večina klorometana v okolju nastane naravno z biorazgradnjo, gozdnimi požari in vulkani. Naravni organoklor epibatidin, alkaloid, izoliran iz drevesnih žab, ima močan analgetični učinek inspodbuja raziskave novih zdravil proti bolečinam.
dioksini
Nekatere vrste organoklorovih spojin so zelo strupene za rastline ali živali, vključno z ljudmi. Dioksini, ki nastanejo pri sežiganju organske snovi v prisotnosti klora, in nekateri insekticidi, kot je DDT, so obstojna organska onesnaževala, ki predstavljajo nevarnost za okolje. Na primer, prekomerna uporaba DDT sredi dvajsetega stoletja, ki se je kopičil pri živalih, je povzročila močno zmanjšanje populacij nekaterih ptic. Klorirana topila, če jih napačno ravnamo in jih odstranimo, povzročajo težave z onesnaževanjem podzemne vode.
Nekateri organokloridi, kot je fosgen, so bili celo uporabljeni kot kemična bojna sredstva. Nekateri umetno ustvarjeni in strupeni organokloridi, kot je DDT, se bodo z vsako izpostavljenostjo kopičili v telesu, kar bo sčasoma povzročilo smrtonosne količine, ker jih telo ne more razgraditi ali se jih znebiti. Vendar pa prisotnost klora v organski spojini nikakor ne zagotavlja strupenosti. Številne organoklorove spojine so dovolj varne za uporabo v hrani in zdravilih.
Na primer, grah in fižol vsebujeta naravni klorirani rastlinski hormon 4-klorindol-3-ocetno kislino (4-Cl-IAA) in sladilo sukralozo (Splenda) se pogosto uporabljata v prehranskih izdelkih. Od leta 2004 najmanj 165organoklorove spojine za uporabo kot farmacevtska zdravila, vključno z antihistaminikom loratadinom (Claritin), antidepresivom sertralinom (Zoloft), antiepileptičnim lamotriginom (lamiktal) in inhalacijskim anestetikom izofluranom.
Odprtje Rachel Carson
S Silent Spring (1962) je Rachel Carson opozorila javnost na problem toksičnosti organoklora. Medtem ko so številne države postopno opustile uporabo nekaterih vrst teh spojin (kot je ameriška prepoved DDT kot posledica Carsonovega dela), so obstojni organokloridi še naprej opaženi pri ljudeh in sesalcih po vsem planetu na potencialno škodljivih ravneh še mnogo let po proizvodnja. Njihova uporaba je omejena.
Organoklorove spojine (po GOST) so vključene na seznam snovi, nevarnih za ljudi.
