Hlororganiskais savienojums, hlorogļūdeņradis vai hlorēts ogļūdeņradis, ir organiska viela, kas satur vismaz vienu kovalenti saistītu hlora atomu, kas ietekmē molekulas ķīmisko uzvedību. Hloralkānu klase (alkāni ar vienu vai vairākiem ūdeņraža atomiem, kas aizstāti ar hloru) sniedz vispārīgus piemērus. Hlororganisko savienojumu plašā strukturālā daudzveidība un dažādās ķīmiskās īpašības rada plašu nosaukumu un lietojumu klāstu. Organohlorīdi ir ļoti noderīgas vielas daudzos lietojumos, taču daži no tiem rada nopietnu vides problēmu.
Ietekme uz īpašumiem
Hlorēšana vairākos veidos maina ogļūdeņražu fizikālās īpašības. Savienojumi mēdz būt blīvāki par ūdeni, jo hlora atomsvars ir lielāks nekā ūdeņradim. Alifātiskie hlororganiskie hlorīdi ir alkilētāji, jo hlorīds ir izejošā grupa.
Hlororganisko savienojumu noteikšana
Daudzi šādi savienojumi ir izolēti no dabiskiem avotiem, sākot no baktērijām līdz cilvēkiem. Hlorētie organiskie savienojumi ir atrodami gandrīz visās biomolekulu klasēs, ieskaitot alkaloīdus, terpēnus, aminoskābes, flavonoīdus, steroīdus un taukskābes. Organohlorīdi, tostarp dioksīni, veidojas savvaļas ugunsgrēku augstas temperatūras vidē, un dioksīni ir atrasti saglabātajos pelnos no zibens ugunsgrēkiem, kas bija pirms sintētiskajiem dioksīniem.
Turklāt no jūraszālēm ir izdalīti dažādi vienkārši hlorēti ogļūdeņraži, tostarp dihlormetāns, hloroforms un oglekļa tetrahlorīds. Lielākā daļa vidē esošā hlormetāna veidojas dabiski bioloģiskās noārdīšanās, mežu ugunsgrēku un vulkānu rezultātā. Plaši zināmi ir arī hlororganiskie savienojumi eļļā (saskaņā ar GOST - R 52247-2004).
Epibatidīns
Dabiskajam hlororganiskajam epibatidīnam, alkaloīdam, kas izolēts no koku vardēm, ir spēcīga pretsāpju iedarbība un tas stimulē jaunu pretsāpju zāļu izpēti. Vardes saņem epibatidīnu ar pārtiku un pēc tam izolē to uz savas ādas. Iespējamie pārtikas avoti ir vaboles, skudras, ērces un mušas.
Alkāni
Alkānus un arilalkānus var hlorēt brīvo radikāļu apstākļos ar ultravioleto starojumu. Tomēr hlorēšanas pakāpi ir grūti kontrolēt. Arilhlorīdus var pagatavot ar Friedel-Crafts halogenēšanu, izmantojot hloru un Lūisa skābes katalizatoru. Hlororganiskā satura noteikšanas metodessavienojumi ietver arī šī katalizatora izmantošanu. Rakstā ir minētas arī citas metodes.
Haloforma reakcija, izmantojot hloru un nātrija hidroksīdu, arī spēj radīt alkilhalogenīdus no metilketoniem un radniecīgiem savienojumiem. Hloroforms iepriekš tika ražots šādā veidā.
Hlors pievieno alkēnus un alkīnus vairākām saitēm, veidojot di- vai tetrahloru savienojumus.
Alkilhlorīdi
Alkilhlorīdi ir daudzpusīgi organiskās ķīmijas pamatelementi. Lai gan alkilbromīdi un jodīdi ir reaģējošāki, alkilhlorīdi ir lētāki un vieglāk pieejami. Alkilhlorīdus viegli uzbrūk nukleofili.
Karsējot alkilhalogenīdus ar nātrija hidroksīdu vai ūdeni, rodas spirti. Reakcijā ar alkoksīdiem vai aroksīdiem tiek iegūti esteri Viljamsona ētera sintēzē; reakcijās ar tioliem rodas tioēteri. Alkilhlorīdi viegli reaģē ar amīniem, veidojot aizvietotus amīnus. Finkelšteina reakcijā alkilhlorīdus aizstāj ar mīkstākiem halogenīdiem, piemēram, jodīdu.
Iespējama arī reakcija ar citiem pseidohalogenīdiem, piemēram, azīdu, cianīdu un tiocianātu. Spēcīgas bāzes klātbūtnē alkilhlorīdus dehidrohalogenē, veidojot alkēnus vai alkīnus.
Alkilhlorīdi reaģē ar magniju, veidojot Grinjāra reaģentus, pārvēršot elektrofilu savienojumu nukleofīlā. Wurtz reakcija apvieno divus alkilhalogenīdus ar nātriju reducējošā veidā.
Pieteikums
Lielākā lietojumprogrammahlororganiskā ķīmija ir vinilhlorīda ražošana. Ikgadējā produkcija 1985. gadā bija aptuveni 13 miljardi kilogramu, no kuriem gandrīz viss tika pārveidots par polivinilhlorīdu (PVC). Hlororganisko savienojumu noteikšana (saskaņā ar GOST) ir process, ko nevar veikt bez īpašas standartizētas iekārtas.
Lielākā daļa zemas molekulmasas hlorēto ogļūdeņražu, piemēram, hloroforms, dihlormetāns, dihloretāns un trihloretāns, ir noderīgi šķīdinātāji. Šie šķīdinātāji mēdz būt salīdzinoši nepolāri; tādēļ tie nesajaucas ar ūdeni un ir efektīvi tīrīšanā, piemēram, attaukošanā un ķīmiskajā tīrīšanā. Šī attīrīšana attiecas arī uz hlororganisko savienojumu noteikšanas metodēm (eļļa un citas vielas ir ļoti bagātas ar šiem savienojumiem).
Vissvarīgākais ir dihlormetāns, ko galvenokārt izmanto kā šķīdinātāju. Hlormetāns ir hlorsilānu un silikonu prekursors. Vēsturiski nozīmīgs, bet mazāks ir hloroforms, galvenokārt hlorodifluormetāna (CHClF2) un tetrafluoretēna prekursors, ko izmanto teflona ražošanā.
Divas galvenās hlororganisko insekticīdu grupas ir tādas vielas kā DDT un hlorēti alicikliskie šķīdumi. To darbības mehānisms nedaudz atšķiras no hlororganiskajiem savienojumiem eļļā.
DDT līdzīgi savienojumi
DDT līdzīgas vielas iedarbojas uz perifēro nervu sistēmu. Aksona nātrija kanālā tie novērš vārtu aizvēršanos pēc aktivācijas un depolarizācijas.membrānas. Nātrija joni sūcas cauri nervu membrānai un rada destabilizējošu negatīvu "postpotenciālu" ar paaugstinātu nervu uzbudināmību. Šī noplūde izraisa atkārtotu izlādi neironā vai nu spontāni, vai pēc viena stimula.
Hlorētie ciklodiēni ietver aldrīnu, dieldrīnu, endrīnu, heptahloru, hlordānu un endosulfānu. Iedarbības ilgums no 2 līdz 8 stundām izraisa centrālās nervu sistēmas (CNS) aktivitātes samazināšanos, kam seko aizkaitināmība, trīce un pēc tam krampji. Darbības mehānisms ir saistīts ar insekticīdu saistīšanu GABA vietā gamma-aminosviestskābes (GABA) hlorīda jonofora kompleksā, kas neļauj hlorīdam iekļūt nervā.
Citi piemēri ir dikofols, mirekss, kepons un pentahlorfenols. Tie var būt vai nu hidrofili, vai hidrofobi atkarībā no to molekulārās struktūras.
Bifenili
Polihlorbifenili (PCB) savulaik bija plaši izmantoti elektriskie izolatori un siltuma pārneses šķidrumi. To lietošana parasti ir pārtraukta veselības apsvērumu dēļ. PCB ir aizstāti ar polibromētiem difenilēteriem (PBDE), kas izraisa līdzīgas toksicitātes un bioakumulācijas problēmas.
Daži hlororganisko savienojumu veidi ir ļoti toksiski augiem vai dzīvniekiem, tostarp cilvēkiem. Dioksīni, kas rodas, sadedzinot organiskās vielas hlora klātbūtnē, ir noturīgi organiskie piesārņotāji, kas, nonākot vidē, rada bīstamību, tāpat kā daži insekticīdi (piemēram,piemēram, DDT).
Piemēram, DDT, ko plaši izmantoja kukaiņu apkarošanai 20. gadsimta vidū, tāpat kā tā metabolīti DDE un DDD uzkrājas barības ķēdēs un rada problēmas ar reproduktīvo sistēmu (piemēram, retināšana). olu čaumalas) dažām putnu sugām. Daži šāda veida savienojumi, piemēram, sēra sinepes, slāpekļa sinepes un leizīts, to toksicitātes dēļ tiek izmantoti pat kā ķīmiskie ieroči.
Reibums ar hlororganiskajiem savienojumiem
Tomēr hlora klātbūtne organiskā savienojumā nenodrošina toksicitāti. Daži hlororganiskie savienojumi tiek uzskatīti par pietiekami drošiem lietošanai pārtikā un narkotikās. Piemēram, zirņi un pupas satur dabisko hlorēto augu hormonu 4-hlorindol-3-etiķskābi un saldinātāju sukralozi (Splenda) plaši izmanto diētiskajos produktos.
Sākot no 2004. gada vismaz 165 hlororganiskie hlorīdi tika apstiprināti lietošanai kā farmaceitiskie preparāti, tostarp dabiskais antibiotikas vankomicīns, antihistamīna loratadīns (Claritin), antidepresants sertralīns (Zoloft), pretepilepsijas līdzeklis lamotrigīns (Lamictal), un inhalācijas zāles. anestēzijas līdzeklis izoflurāns. Šie savienojumi ir jāzina, lai noteiktu hlororganiskos savienojumus eļļā (pēc GOST).
Zinātnieku atklājumi
Reičela Kārsone savā 1962. gada grāmatā Klusais pavasaris iepazīstināja sabiedrību ar DDT pesticīdu toksicitāti. Lai gan daudzas valstis ir pārtraukušasnoteiktu veidu hlororganisko savienojumu izmantošana, piemēram, ASV DDT aizliegums, noturīgi DDT, PCB un citi hlororganiskie savienojumi, joprojām ir sastopami cilvēkiem un zīdītājiem visā planētā, daudzus gadus pēc ražošanas un lietošanas ierobežošanas.
Arktikas reģionos īpaši augsts līmenis ir konstatēts jūras zīdītājiem. Šīs ķīmiskās vielas ir koncentrētas zīdītājiem un pat atrodamas cilvēka mātes pienā. Dažās jūras zīdītāju sugās, īpaši tajās, kas ražo pienu ar augstu tauku saturu, tēviņiem parasti ir daudz augstāks līmenis, jo mātītes samazina koncentrāciju, nododot vielas pēcnācējiem laktācijas laikā. Arī šīs vielas var atrast eļļā, kas ir svarīgi ņemt vērā, nosakot hlororganiskos savienojumus eļļā (saskaņā ar GOST). Tas parasti attiecas uz pesticīdiem, lai gan tas var attiekties arī uz jebkuru šāda veida savienojumu.
Hlororganiskos pesticīdus var klasificēt pēc to molekulārās struktūras. Ciklopentadiēna pesticīdi ir alifātiskas gredzenveida struktūras, kas iegūtas no pentahlorciklopentadiēna Dielsa-Aldera reakcijām un ietver hlordānu, nonahloru, heptahloru, heptahlorepoksīdu, dieldrīnu, aldrīnu, endrīnu, mireksu un keponu. Citas hlororganisko pesticīdu apakšklases ir DDT saime un heksahlorcikloheksāna izomēri. Visiem šiem pesticīdiem ir zema šķīdība un nepastāvība, un tie ir izturīgi pret noārdīšanās procesiem vidē. To toksicitāte un noturība vidē ir izraisījusi toierobežojums vai apturēšana lielākajai daļai lietojumu Amerikas Savienotajās Valstīs.
Pesticīdi
Hlororganiskie pesticīdi ir ļoti efektīvi, iznīcinot kaitēkļus, īpaši kukaiņus. Taču daudzus no šiem ķīmiskajiem produktiem vides aktīvisti un patērētāji uztver negatīvi, jo ir viens labi zināms un tagad aizliegts hlororganiskais pesticīds: dihlordifeniltrihoetāns, labāk pazīstams kā DDT.
Hlororganiskie pesticīdi ir ķīmiskas vielas ar oglekli, hloru un ūdeņradi. Kā paskaidroja ASV Zivju un savvaļas dzīvnieku dienests, hlora-oglekļa saites ir īpaši spēcīgas, kas neļauj šīm ķīmiskajām vielām ātri sadalīties vai izšķīst ūdenī. Ķīmiskā viela arī piesaista taukus un uzkrājas to dzīvnieku taukaudos, kuri to patērē.
Hlororganisko pesticīdu ķīmiskā ilgmūžība ir viens no iemesliem, kāpēc tas ir tikpat efektīvs kā insekticīds un potenciāli kaitīgs - tie var ilgstoši aizsargāt ražu, bet var arī palikt dzīvnieka organismā.
Līdztekus DDT ASV EPA ir aizliegusi izmantot citus hlororganiskos pesticīdus, piemēram, aldrīnu, dieldrīnu, heptahloru, mireksu, hlordekonu un hlordānu. Eiropa līdzīgi ir aizliegusi daudzus hlororganiskos pesticīdus, taču abos šajos reģionos hlororganiskās ķīmiskās vielas joprojām ir aktīvās sastāvdaļas vairākos mājas, dārza un vides kaitēkļu kontroles līdzekļos.vide, saskaņā ar EPA. Hlororganiskie pesticīdi ir ļoti populāri arī jaunattīstības valstīs visā pasaulē, ko izmanto lauksaimniecībā.
Neatkarīgi no tā, vai apsekojat lauksaimniecības zemi, lai pārliecinātos, ka tā joprojām ir piepildīta ar vasaras hlororganiskajiem pesticīdiem, vai pārbaudāt, vai ūdenī nav hlororganisko savienojumu, testēšana ir labākais veids, kā noskaidrot, vai šīs ķīmiskās vielas atrodas jūsu tuvumā. Šo ķīmisko vielu testēšanai var izmantot EPA metodes 8250A un 8270B. 8250A var pārbaudīt atkritumus, augsni un ūdeni, savukārt 8270B izmanto gāzu hromatogrāfiju/masas spektrometriju (GC/MS).
Lai gan hlororganiskie pesticīdi ir vislabāk zināmi kā dažu putnu spējas dēt veselīgas olas kaitējošie, ir zināms, ka šīs ķīmiskās vielas negatīvi ietekmē cilvēkus, kuri patērē vai ieelpo pesticīdus. Nejauša piesārņotu zivju vai dzīvnieku audu ieelpošana vai lietošana ir visticamākais hlororganisko pesticīdu uzņemšanas veids. Lai apstiprinātu, ka kādam ir hlororganiskās saindēšanās pazīmes, asinis vai urīns parasti tiek nosūtīts uz universitāti vai valsts aģentūru, kas izmanto GC/MS, lai pārbaudītu ķīmiskos savienojumus.
Saindēšanās pazīmes
Hlororganisko pesticīdu toksicitātes brīdinājuma pazīmes ir krampji, halucinācijas, klepus, izsitumi uz ādas, vemšana, sāpes vēderā, galvassāpes, apjukums un, iespējams, elpošanas traucējuminepietiekamība saskaņā ar Matthew Wong, PhD, PhD un Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Lai gan daudzi no šiem pesticīdiem ir aizliegti ASV un Eiropā, to izmantošana citās pasaules daļās un uzglabāšana dažās ASV un Eiropā rada situācijas, kad joprojām ir iespējama hlororganiskā saindēšanās.
Hlororganiskie pesticīdi ietver lielu skaitu noturīgu ķīmisku vielu, kas ir gan efektīvas, gan rada ievērojamu risku visā pasaulē.
Lai gan halogenētie organiskie savienojumi dabā ir salīdzinoši reti sastopami, salīdzinot ar nehalogenētajiem, daudzi šādi savienojumi ir izolēti no dabīgiem avotiem, no baktērijām līdz cilvēkiem. Dabisko hlora savienojumu piemēri ir atrodami gandrīz visās biomolekulu klasēs, tostarp alkaloīdos, terpēnās, aminoskābēs, flavonoīdos, steroīdos un taukskābēs.
Organhlorīdi, tostarp dioksīni, veidojas meža ugunsgrēku augstās temperatūras vidē, un dioksīni ir atrasti saglabātajos pelnos, kas radušies zibens ugunsgrēkos, kas radušies pirms sintētiskajiem dioksīniem. Turklāt no jūraszālēm ir izolēti dažādi vienkārši hlorēti ogļūdeņraži, tostarp dihlormetāns, hloroforms un tetrahlorogleklis.
Lielākā daļa vidē esošā hlormetāna rodas dabiski bioloģiskās noārdīšanās, mežu ugunsgrēku un vulkānu rezultātā. Dabiskajam hlororganiskajam epibatidīnam, alkaloīdam, kas izolēts no koku vardēm, ir spēcīga pretsāpju iedarbība unstimulē jaunu pretsāpju zāļu izpēti.
Dioksīni
Daži hlororganisko savienojumu veidi ir ļoti toksiski augiem vai dzīvniekiem, tostarp cilvēkiem. Dioksīni, kas veidojas, organiskām vielām sadedzinot hlora klātbūtnē, un daži insekticīdi, piemēram, DDT, ir noturīgi organiskie piesārņotāji, kas apdraud vidi. Piemēram, pārmērīga DDT izmantošana divdesmitā gadsimta vidū, kas uzkrājās dzīvniekos, izraisīja nopietnu dažu putnu populāciju samazināšanos. Hlorētie šķīdinātāji, ja tie tiek nepareizi apstrādāti un likvidēti, rada gruntsūdeņu piesārņojuma problēmas.
Daži hlororganiskie savienojumi, piemēram, fosgēns, ir izmantoti pat kā ķīmiskās kaujas vielas. Daži mākslīgi radītie un toksiskie hlororganiskie hlorīdi, piemēram, DDT, uzkrājas organismā ar katru iedarbību, galu galā novedot pie nāvējoša daudzuma, jo organisms nevar tos sadalīt vai atbrīvoties no tiem. Tomēr hlora klātbūtne organiskā savienojumā nekādā veidā nenodrošina toksicitāti. Daudzi hlororganiskie savienojumi ir pietiekami droši lietošanai pārtikā un narkotikās.
Piemēram, zirņi un pupiņas satur dabīgo hlorēto augu hormonu 4-hlorindol-3-etiķskābi (4-Cl-IAA), un saldinātāju sukralozi (Splenda) plaši izmanto diētiskajos produktos. 2004. gadā vismaz 165hlororganiskie savienojumi lietošanai kā farmaceitiskie līdzekļi, tostarp antihistamīna loratadīns (Claritin), antidepresants sertralīns (Zoloft), pretepilepsijas līdzeklis lamotrigīns (lamiktāls) un inhalācijas anestēzijas līdzeklis izoflurāns.
Reičelas Kārsones atklāšanas pasākums
Ar Silent Spring (1962) Reičela Kārsone pievērsa sabiedrības uzmanību hlororganiskās toksicitātes problēmai. Lai gan daudzas valstis ir pakāpeniski pārtraukušas dažu veidu šo savienojumu izmantošanu (piemēram, ASV aizliegums lietot DDT Kārsona darba rezultātā), noturīgi hlororganiskie hlorīdi joprojām tiek novēroti cilvēkiem un zīdītājiem visā planētā potenciāli kaitīgā līmenī daudzus gadus pēc tam. ražošanu. To izmantošana ir ierobežota.
Hlororganiskie savienojumi (saskaņā ar GOST) ir iekļauti cilvēkiem bīstamo vielu sarakstā.
