En organisk klorforbindelse, klorkarbon eller klorert hydrokarbon, er et organisk stoff som inneholder minst ett kovalent bundet kloratom som påvirker den kjemiske oppførselen til molekylet. Klassen av kloralkaner (alkaner med ett eller flere hydrogenatomer erstattet med klor) gir generelle eksempler. Det store strukturelle mangfoldet og de forskjellige kjemiske egenskapene til klororganiske forbindelser fører til et bredt spekter av navn og bruksområder. Organoklorider er svært nyttige stoffer i mange bruksområder, men noen av dem utgjør et alvorlig miljøproblem.
påvirkning på eiendommer
Klorering endrer de fysiske egenskapene til hydrokarboner på flere måter. Forbindelser har en tendens til å være tettere enn vann på grunn av den høyere atomvekten av klor sammenlignet med hydrogen. Alifatiske organoklorider er alkyleringsmidler fordi kloridet er den utgående gruppen.
Bestemmelse av klororganiske forbindelser
Mange slike forbindelser har blitt isolert fra naturlige kilder, fra bakterier til mennesker. Klorerte organiske forbindelser finnes i nesten alle klasse biomolekyler, inkludert alkaloider, terpener, aminosyrer, flavonoider, steroider og fettsyrer. Organoklorider, inkludert dioksiner, dannes i høytemperaturmiljøet ved skogbranner, og dioksiner er funnet i den bevarte asken fra lynbranner som var før syntetiske dioksiner.
I tillegg er forskjellige enkle klorerte hydrokarboner, inkludert diklormetan, kloroform og karbontetraklorid, blitt isolert fra tang. Mesteparten av klormetanet i miljøet dannes naturlig gjennom biologisk nedbrytning, skogbranner og vulkaner. Organoklorforbindelser i olje er også viden kjent (i henhold til GOST - R 52247-2004).
Epibatidin
Naturlig klororganisk epibatidin, et alkaloid isolert fra trefrosker, har en sterk smertestillende effekt og stimulerer forskning på nye smertestillende medisiner. Frosker får epibatidin gjennom maten og isolerer det deretter på huden. Sannsynlige matkilder er biller, maur, midd og fluer.
Alkanes
Alkaner og arylalkaner kan kloreres under frie radikaler med ultrafiolett stråling. Graden av klorering er imidlertid vanskelig å kontrollere. Arylklorider kan fremstilles ved Friedel-Crafts-halogenering ved bruk av klor og en Lewis-syrekatalysator. Metoder for å bestemme klororganiskforbindelser inkluderer inkludert bruken av denne katalysatoren. Andre metoder er også nevnt i artikkelen.
Haloformreaksjonen ved bruk av klor og natriumhydroksid er også i stand til å generere alkylhalogenider fra metylketoner og relaterte forbindelser. Kloroform ble tidligere produsert på denne måten.
Klor legger til alkener og alkyner til flere bindinger, og gir di- eller tetraklorforbindelser.
Alkylklorider
Alkylklorider er allsidige byggesteiner i organisk kjemi. Selv om alkylbromider og jodider er mer reaktive, er alkylklorider rimeligere og lettere tilgjengelige. Alkylklorider angripes lett av nukleofiler.
Oppvarming av alkylhalogenider med natriumhydroksid eller vann gir alkoholer. Reaksjon med alkoksyder eller aroksider gir estere i Williamson-etersyntesen; reaksjoner med tioler gir tioetere. Alkylklorider reagerer lett med aminer for å danne substituerte aminer. Alkylklorider erstattes av mykere halogenider som jodid i Finkelstein-reaksjonen.
Reaksjon med andre pseudohalogenider som azid, cyanid og tiocyanat er også mulig. I nærvær av en sterk base gjennomgår alkylklorider dehydrohalogenering for å danne alkener eller alkyner.
Alkylklorider reagerer med magnesium for å danne Grignard-reagenser, og konverterer en elektrofil forbindelse til en nukleofil. Wurtz-reaksjonen kombinerer to alkylhalogenider med natrium på en reduserende måte.
Application
Den største applikasjonenorganoklorkjemi er produksjon av vinylklorid. Den årlige produksjonen i 1985 var rundt 13 milliarder kilo, som nesten hele ble omdannet til polyvinylklorid (PVC). Bestemmelse av klororganiske forbindelser (i henhold til GOST) er en prosess som ikke kan gjøres uten spesielt standardisert utstyr.
De fleste klorerte hydrokarboner med lav molekylvekt som kloroform, diklormetan, dikloretan og trikloretan er nyttige løsningsmidler. Disse løsningsmidlene har en tendens til å være relativt ikke-polare; derfor er de ikke blandbare med vann og er effektive i rengjøring som avfetting og renseri. Denne rensingen gjelder også metoder for bestemmelse av organiske klorforbindelser (olje og andre stoffer er svært rike på disse forbindelsene).
Det viktigste er diklormetan, som hovedsakelig brukes som løsemiddel. Klorometan er en forløper til klorsilaner og silikoner. Historisk signifikant, men mindre er kloroform, hovedsakelig en forløper til klordifluormetan (CHClF2) og tetrafluoreten, som brukes til fremstilling av teflon.
De to hovedgruppene av organoklorinsekticider er stoffer som DDT og klorerte alicykliske løsninger. Virkningsmekanismen deres er litt forskjellig fra klororganiske forbindelser i olje.
DDT-lignende forbindelser
DDT-lignende stoffer virker på det perifere nervesystemet. I natriumkanalen til aksonet forhindrer de portlukking etter aktivering og depolarisering.membraner. Natriumioner siver gjennom nervemembranen og skaper et destabiliserende negativt "postpotensial" med økt nerveeksitabilitet. Denne lekkasjen forårsaker gjentatte utladninger i nevronet, enten spontant eller etter en enkelt stimulus.
Klorinerte cyklodiener inkluderer aldrin, dieldrin, endrin, heptaklor, klordan og endosulfan. Varighet av eksponering fra 2 til 8 timer fører til en reduksjon i aktiviteten til sentralnervesystemet (CNS), etterfulgt av irritabilitet, skjelvinger og deretter anfall. Virkningsmekanismen er å binde insektmidler på GABA-stedet i gamma-aminosmørsyre (GABA) kloridionoforkomplekset, som hindrer klorid i å komme inn i nerven.
Andre eksempler inkluderer dikofol, mirex, kepon og pentaklorfenol. De kan enten være hydrofile eller hydrofobe, avhengig av deres molekylære struktur.
Bifenyler
Polyklorerte bifenyler (PCB) var en gang mye brukte elektriske isolatorer og varmeoverføringsvæsker. Bruken av dem har generelt blitt avbrutt på grunn av helseproblemer. PCB er erstattet av polybromerte difenyletere (PBDE), som forårsaker lignende toksisitets- og bioakkumuleringsproblemer.
Noen typer klororganiske forbindelser er svært giftige for planter eller dyr, inkludert mennesker. Dioksiner, produsert ved å brenne organisk materiale i nærvær av klor, er persistente organiske miljøgifter som utgjør en fare når de slippes ut i miljøet, det samme gjør enkelte insektmidler (som f.eks.som DDT).
DDT, som ble mye brukt til insektbekjempelse på midten av 1900-tallet, akkumuleres for eksempel også i næringskjeder, som metabolittene DDE og DDD, og forårsaker problemer med reproduksjonssystemet (for eksempel tynning av eggeskall) hos noen fuglearter. Noen forbindelser av denne typen, som svovelsennep, nitrogensennep og lewisitt, brukes til og med som kjemiske våpen på grunn av deres giftighet.
Rus med organiske klorforbindelser
Men tilstedeværelsen av klor i en organisk forbindelse gir ikke toksisitet. Noen organoklorider anses som trygge nok for mat- og narkotikabruk. For eksempel inneholder erter og bønner det naturlige klorerte plantehormonet 4-klorindol-3-eddiksyre og søtningsmidlet sukralose (Splenda) er mye brukt i kostholdsprodukter.
Fra og med 2004 ble minst 165 organoklorider godkjent over hele verden for bruk som legemidler, inkludert det naturlige antibiotika vankomycin, antihistamin loratadin (Claritin), antidepressivum sertralin (Zoloft), anti-epileptisk lamotrigin (Lamictal), og inhalasjonsmedisiner. bedøvelsesmiddel isofluran. Det er nødvendig å kjenne disse forbindelsene for å bestemme organiske klorforbindelser i olje (i henhold til GOST).
Forskernes funn
Rachel Carson brakte sprøytemiddeltoksisiteten til DDT til offentligheten i sin bok Silent Spring fra 1962. Selv om mange land har sluttetbruken av visse typer organiske klorforbindelser, som det amerikanske DDT-forbudet, vedvarende DDT, PCB og andre organiske klorrester, finnes fortsatt i mennesker og pattedyr rundt om på planeten, mange år etter at produksjon og bruk ble begrenset.
I de arktiske områdene er det spesielt høye nivåer i sjøpattedyr. Disse kjemikaliene er konsentrert i pattedyr og finnes til og med i morsmelk. Hos noen sjøpattedyrarter, spesielt de som produserer melk med høyt fettinnhold, har hanner en tendens til å ha mye høyere nivåer ettersom hunnene reduserer konsentrasjonene ved å overføre stoffer til avkom gjennom amming. Disse stoffene kan også finnes i olje, noe som er viktig å vurdere når man bestemmer organiske klorforbindelser i olje (ifølge GOST). Det refererer vanligvis til plantevernmidler, selv om det også kan referere til enhver forbindelse av denne typen.
Organoklorplantemidler kan klassifiseres i henhold til deres molekylære strukturer. Syklopentadien-pesticider er alifatiske ringstrukturer avledet fra Pentaklorcyklopentadien Diels-Alder-reaksjoner og inkluderer klordan, nonaklor, heptaklor, heptaklorepoksid, dieldrin, aldrin, endrin, mirex og kepon. Andre underklasser av klororganiske plantevernmidler er DDT-familien og heksaklorcykloheksanisomerer. Alle disse plantevernmidlene har lav løselighet og flyktighet og er motstandsdyktige mot nedbrytningsprosesser i miljøet. Deres toksisitet og utholdenhet i miljøet har ført til deresbegrensning eller suspensjon for de fleste bruksområder i USA.
Pesticides
Organoklorplantemidler er svært effektive for å drepe skadedyr, spesielt insekter. Men mange av disse kjemiske produktene blir oppfattet negativt av miljøaktivister og forbrukere på grunn av ett velkjent og nå forbudt organoklorplantemiddel: diklordifenyltrikoetan, bedre kjent som DDT.
Organoklor-sprøytemidler er kjemikalier med karbon, klor og hydrogen. Som US Fish and Wildlife Service forklarte, er klor-karbonbindinger spesielt sterke, noe som hindrer disse kjemikaliene fra raskt å brytes ned eller løses opp i vann. Kjemikaliet tiltrekker seg også fett og samler seg i fettvevet til dyr som spiser det.
Den kjemiske levetiden til klororganiske plantevernmidler er en av grunnene til at det er like effektivt som et insektmiddel og potensielt skadelig - det kan beskytte avlinger i lang tid, men kan også forbli i kroppen til et dyr.
Sammen med DDT har US EPA forbudt bruk av andre organoklor-sprøytemidler som aldrin, dieldrin, heptaklor, mirex, klordekon og klordan. Europa har på samme måte forbudt mange organiske plantevernmidler, men i begge disse regionene er organiske klorkjemikalier fortsatt aktive ingredienser i en rekke skadedyrbekjempelsesprodukter til hjemmet, hagen og miljøet.miljø, ifølge EPA. Klororganiske plantevernmidler er også ekstremt populære i utviklingsland rundt om i verden for landbruksbruk.
Enten du undersøker jordbruksland for å sikre at det fortsatt er fylt med sommerorganiske klor-sprøytemidler, eller sjekker vann for organiske klorforbindelser, er testing den beste måten å finne ut om disse kjemikaliene er i nærheten av deg. EPA-metodene 8250A og 8270B kan brukes til å teste disse kjemikaliene. 8250A kan teste avfall, jord og vann, mens 8270B bruker gasskromatografi/massespektrometri (GC/MS).
Selv om klororganiske plantevernmidler er mest kjent for å skade noen fuglers evne til å legge sunne egg, er disse kjemikaliene kjent for å ha negativ innvirkning på mennesker som spiser eller inhalerer plantevernmidler. Utilsiktet innånding eller inntak av forurenset fisk eller dyrevev er den mest sannsynlige ruten for inntak av klororganiske plantevernmidler. For å bekrefte at noen har tegn på organoklorforgiftning, sendes vanligvis blod eller urin til et universitet eller et offentlig organ som bruker GC/MS for å teste for kjemiske forbindelser.
Tegn på forgiftning
Advarselstegn på toksisitet av organoklorin-sprøytemidler inkluderer anfall, hallusinasjoner, hoste, hudutslett, oppkast, magesmerter, hodepine, forvirring og muligens luftveierinsuffisiens ifølge Matthew Wong, PhD, PhD og Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Selv om det er forbud mot mange av disse plantevernmidlene i USA og Europa, skaper bruken i andre deler av verden og lagring i deler av USA og Europa situasjoner der klororganisk forgiftning fortsatt er mulig.
Organoklor-sprøytemidler inkluderer et stort antall persistente kjemikalier som både er effektive og medfører betydelig risiko over hele verden.
Selv om halogenerte organiske forbindelser er relativt sjeldne i naturen sammenlignet med ikke-halogenerte, har mange slike forbindelser blitt isolert fra naturlige kilder, fra bakterier til mennesker. Det er eksempler på naturlige klorforbindelser som finnes i nesten alle klasse biomolekyler, inkludert alkaloider, terpener, aminosyrer, flavonoider, steroider og fettsyrer.
Organklorider, inkludert dioksiner, dannes i høytemperaturmiljøet ved skogbranner, og dioksiner er funnet i den bevarte asken fra lynbranner som gikk forut for syntetiske dioksiner. I tillegg er forskjellige enkle klorerte hydrokarboner, inkludert diklormetan, kloroform og karbontetraklorid, blitt isolert fra tang.
Det meste av klormetanet i miljøet produseres naturlig av biologisk nedbrytning, skogbranner og vulkaner. Naturlig klororganisk epibatidin, et alkaloid isolert fra trefrosker, har en sterk smertestillende effekt ogstimulerer forskning på nye smertestillende medisiner.
dioksiner
Noen typer klororganiske forbindelser er svært giftige for planter eller dyr, inkludert mennesker. Dioksiner, dannet når organisk materiale brennes i nærvær av klor, og noen insektmidler, for eksempel DDT, er vedvarende organiske forurensninger som utgjør miljøfare. For eksempel førte overforbruket av DDT på midten av det tjuende århundre, som akkumulerte i dyr, til en alvorlig nedgang i bestanden til enkelte fugler. Klorerte løsningsmidler skaper problemer med grunnvannsforurensning hvis de håndteres feil og kastes.
Noen organoklorider, som fosgen, har til og med blitt brukt som kjemiske krigføringsmidler. Noen av de kunstig skapte og giftige organokloridene, som DDT, vil bygge seg opp i kroppen ved hver eksponering, noe som til slutt fører til dødelige mengder fordi kroppen ikke kan bryte dem ned eller kvitte seg med dem. Tilstedeværelsen av klor i en organisk forbindelse sikrer imidlertid på ingen måte toksisitet. Mange organiske klorforbindelser er trygge nok for mat- og narkotikabruk.
For eksempel inneholder erter og bønner det naturlige klorerte plantehormonet 4-klorindol-3-eddiksyre (4-Cl-IAA) og søtningsstoffet sukralose (Splenda) er mye brukt i kostholdsprodukter. Fra 2004, minst 165klororganiske forbindelser for bruk som legemidler, inkludert antihistamin loratadin (Claritin), antidepressiva sertralin (Zoloft), antiepileptika lamotrigin (lamiktal) og inhalasjonsbedøvelsen isofluran.
Åpning av Rachel Carson
Med Silent Spring (1962) trakk Rachel Carson offentlig oppmerksomhet til problemet med organoklortoksisitet. Mens mange land har faset ut bruken av noen typer av disse forbindelsene (som det amerikanske forbudet mot DDT som et resultat av Carsons arbeid), fortsetter det å observeres persistente organoklorider i mennesker og pattedyr rundt om på planeten på potensielt skadelige nivåer mange år etter. produksjon. Bruken av dem har vært begrenset.
Organoklorforbindelser (i henhold til GOST) er inkludert i listen over stoffer som er farlige for mennesker.
