En organisk klorförening, klorkolväte eller klorerat kolväte, är ett organiskt ämne som innehåller minst en kovalent bunden kloratom som påverkar molekylens kemiska beteende. Klassen av kloralkaner (alkaner med en eller flera väteatomer ersatta av klor) ger allmänna exempel. Den stora strukturella mångfalden och olika kemiska egenskaper hos klororganiska ämnen leder till ett brett spektrum av namn och tillämpningar. Organoklorider är mycket användbara ämnen i många tillämpningar, men vissa av dem utgör ett allvarligt miljöproblem.
Inflytande på fastigheter
Klorering förändrar kolvätens fysikaliska egenskaper på flera sätt. Föreningar tenderar att vara tätare än vatten på grund av den högre atomvikten av klor jämfört med väte. Alifatiska organoklorider är alkyleringsmedel eftersom kloriden är den lämnande gruppen.
Bestämning av organiska klorföreningar
Många sådana föreningar har isolerats från naturliga källor, från bakterier till människor. Klorerade organiska föreningar finns i nästan alla klasser av biomolekyler, inklusive alkaloider, terpener, aminosyror, flavonoider, steroider och fettsyror. Organoklorider, inklusive dioxiner, bildas i högtemperaturmiljön vid skogsbränder, och dioxiner har hittats i den bevarade askan från blixtbränder som föregick syntetiska dioxiner.
Dessutom har olika enkla klorerade kolväten, inklusive diklormetan, kloroform och koltetraklorid, isolerats från tång. Det mesta av klormetanen i miljön bildas naturligt genom biologisk nedbrytning, skogsbränder och vulkaner. Organiska klorföreningar i olja är också allmänt kända (enligt GOST - R 52247-2004).
Epibatidin
Naturlig klororganisk epibatidin, en alkaloid isolerad från lövgrodor, har en stark smärtstillande effekt och stimulerar forskning om nya smärtstillande mediciner. Grodor får epibatidin genom maten och isolerar det sedan på huden. Troliga matkällor är skalbaggar, myror, kvalster och flugor.
Alkanes
Alkaner och arylalkaner kan kloreras under fria radikaler med ultraviolett strålning. Graden av klorering är dock svår att kontrollera. Arylklorider kan framställas genom Friedel-Crafts-halogenering med användning av klor och en Lewis-syrakatalysator. Metoder för att bestämma klororganisktföreningar inkluderar inkluderande användningen av denna katalysator. Andra metoder nämns också i artikeln.
Haloformreaktionen med klor och natriumhydroxid kan också generera alkylhalider från metylketoner och relaterade föreningar. Kloroform tillverkades tidigare på detta sätt.
Klor lägger till alkener och alkyner till flera bindningar, vilket ger di- eller tetraklorföreningar.
Alkylklorider
Alkylklorider är mångsidiga byggstenar inom organisk kemi. Även om alkylbromider och -jodider är mer reaktiva, är alkylklorider billigare och mer lättillgängliga. Alkylklorider angrips lätt av nukleofiler.
Uppvärmning av alkylhalider med natriumhydroxid eller vatten ger alkoholer. Reaktion med alkoxider eller aroxider ger estrar i Williamson-etersyntesen; reaktioner med tioler ger tioetrar. Alkylklorider reagerar lätt med aminer för att bilda substituerade aminer. Alkylklorider ersätts av mjukare halogenider som jodid i Finkelstein-reaktionen.
Reaktion med andra pseudohalider som azid, cyanid och tiocyanat är också möjlig. I närvaro av en stark bas genomgår alkylklorider dehydrohalogenering för att bilda alkener eller alkyner.
Alkylklorider reagerar med magnesium för att bilda Grignard-reagenser och omvandlar en elektrofil förening till en nukleofil. Wurtz-reaktionen kombinerar två alkylhalider med natrium på ett reducerande sätt.
Application
Den största applikationenorganisk klorkemi är produktion av vinylklorid. Årsproduktionen 1985 var cirka 13 miljarder kilogram, varav nästan allt omvandlades till polyvinylklorid (PVC). Bestämning av organiska klorföreningar (enligt GOST) är en process som inte kan göras utan speciell standardiserad utrustning.
De flesta klorerade kolväten med låg molekylvikt som kloroform, diklormetan, dikloretan och trikloretan är användbara lösningsmedel. Dessa lösningsmedel tenderar att vara relativt opolära; därför är de oblandbara med vatten och är effektiva vid rengöring såsom avfettning och kemtvätt. Denna rening gäller även metoder för bestämning av organiska klorföreningar (olja och andra ämnen är mycket rika på dessa föreningar).
Den viktigaste är diklormetan, som främst används som lösningsmedel. Klorometan är en föregångare till klorsilaner och silikoner. Historiskt betydelsefull men mindre är kloroform, främst en prekursor till klordifluormetan (CHClF2) och tetrafluoreten, som används vid tillverkning av teflon.
De två huvudgrupperna av organoklorinsekticider är ämnen som DDT och klorerade alicykliska lösningar. Deras verkningsmekanism skiljer sig något från klororganiska föreningar i olja.
DDT-liknande föreningar
DDT-liknande ämnen verkar på det perifera nervsystemet. I axonens natriumkanal förhindrar de portstängning efter aktivering och depolarisering.membran. Natriumjoner sipprar genom nervmembranet och skapar en destabiliserande negativ "postpotential" med ökad nervexcitabilitet. Detta läckage orsakar upprepade urladdningar i neuronen, antingen spontant eller efter en enda stimulans.
Klorinerade cyklodiener inkluderar aldrin, dieldrin, endrin, heptaklor, klordan och endosulfan. Varaktighet av exponering från 2 till 8 timmar leder till en minskning av aktiviteten i det centrala nervsystemet (CNS), följt av irritabilitet, skakningar och sedan anfall. Verkningsmekanismen är att binda insekticider vid GABA-stället i jonoforkomplexet gamma-aminosmörsyra (GABA), vilket hindrar klorid från att komma in i nerven.
Andra exempel inkluderar dikofol, mirex, kepon och pentaklorfenol. De kan vara antingen hydrofila eller hydrofoba, beroende på deras molekylära struktur.
Bifenyls
Polyklorerade bifenyler (PCB) var en gång allmänt använda elektriska isolatorer och värmeöverföringsvätskor. Deras användning har i allmänhet upphört på grund av hälsoproblem. PCB har ersatts av polybromerade difenyletrar (PBDE), som orsakar liknande toxicitets- och bioackumuleringsproblem.
Vissa typer av organiska klorföreningar är mycket giftiga för växter och djur, inklusive människor. Dioxiner, som produceras genom att förbränna organiskt material i närvaro av klor, är långlivade organiska föroreningar som utgör en fara när de släpps ut i miljön, liksom vissa insekticider (t.ex.som DDT).
DDT, som användes flitigt för insektsbekämpning i mitten av 1900-talet, ackumuleras också i näringskedjor, som dess metaboliter DDE och DDD, och orsakar problem med reproduktionssystemet (till exempel förtunning av äggskal) hos vissa fågelarter. Vissa föreningar av denna typ, såsom svavelsenap, kvävesenap och lewisit, används till och med som kemiska vapen på grund av deras toxicitet.
Berusning med klororganiska föreningar
Närvaron av klor i en organisk förening ger dock ingen toxicitet. Vissa organoklorider anses vara tillräckligt säkra för mat- och droganvändning. Till exempel innehåller ärtor och bönor det naturliga klorerade växthormonet 4-klorindol-3-ättiksyra och sötningsmedlet sukralos (Splenda) används ofta i kostprodukter.
Från 2004 godkändes minst 165 organoklorider över hela världen för användning som läkemedel, inklusive det naturliga antibiotikumet vankomycin, antihistaminet loratadin (Claritin), det antidepressiva medlet sertralin (Zoloft), det antiepileptika lamotrigin (Lamictal), och inhalationsläkemedel. bedövningsmedel isofluran. Det är nödvändigt att känna till dessa föreningar för att bestämma organiska klorföreningar i olja (enligt GOST).
Forskarnas resultat
Rachel Carson presenterade DDTs bekämpningsmedelstoxicitet till allmänheten i sin bok Silent Spring från 1962. Även om många länder har lagt neranvändningen av vissa typer av organiska klorföreningar, såsom det amerikanska DDT-förbudet, långlivade DDT, PCB och andra organiska klorrester, finns fortfarande hos människor och däggdjur runt om på planeten, många år efter att produktion och användning begränsades.
I de arktiska områdena finns särskilt höga h alter i marina däggdjur. Dessa kemikalier är koncentrerade i däggdjur och finns till och med i human bröstmjölk. Hos vissa marina däggdjursarter, särskilt de som producerar mjölk med hög fetth alt, tenderar hanar att ha mycket högre nivåer eftersom honor minskar koncentrationerna genom att överföra ämnen till avkomman genom laktation. Dessa ämnen kan också hittas i olja, vilket är viktigt att tänka på när man bestämmer klororganiska föreningar i olja (enligt GOST). Det hänvisar vanligtvis till bekämpningsmedel, även om det också kan hänvisa till alla föreningar av denna typ.
Organoklorbekämpningsmedel kan klassificeras efter deras molekylära struktur. Cyklopentadienbekämpningsmedel är alifatiska ringstrukturer som härrör från pentaklorcyklopentadien Diels-Alder-reaktioner och inkluderar klordan, nonaklor, heptaklor, heptaklorepoxid, dieldrin, aldrin, endrin, mirex och kepon. Andra underklasser av klororganiska bekämpningsmedel är DDT-familjen och hexaklorcyklohexanisomerer. Alla dessa bekämpningsmedel har låg löslighet och flyktighet och är resistenta mot nedbrytningsprocesser i miljön. Deras toxicitet och persistens i miljön har lett till derasbegränsning eller avstängning för de flesta användningsområden i USA.
Bekämpningsmedel
Organoklorbekämpningsmedel är mycket effektiva för att döda skadedjur, särskilt insekter. Men många av dessa kemiska produkter uppfattas negativt av miljöaktivister och konsumenter på grund av en välkänd och nu förbjuden klororganisk bekämpningsmedel: diklordifenyltrikoetan, mer känd som DDT.
Organoklorbekämpningsmedel är kemikalier med kol, klor och väte. Som US Fish and Wildlife Service förklarade är klor-kolbindningarna särskilt starka, vilket förhindrar dessa kemikalier från att snabbt bryta ner eller lösas upp i vatten. Kemikalien drar också till sig fett och ackumuleras i fettvävnaden hos djur som konsumerar det.
Den kemiska livslängden hos klororganiska bekämpningsmedel är en av anledningarna till att den är lika effektiv som en insekticid och potentiellt skadlig – den kan skydda grödor under lång tid, men kan också finnas kvar i ett djurs kropp.
Tillsammans med DDT har amerikanska EPA förbjudit användningen av andra klororganiska bekämpningsmedel som aldrin, dieldrin, heptaklor, mirex, klordekon och klordan. Europa har på samma sätt förbjudit många klororganiska bekämpningsmedel, men i båda dessa regioner är klororganiska kemikalier fortfarande aktiva ingredienser i ett antal skadedjursbekämpningsprodukter för hem, trädgård och miljö.miljö, enligt EPA. Organiska klorbekämpningsmedel är också extremt populära i utvecklingsländer runt om i världen för jordbruksbruk.
Oavsett om du undersöker jordbruksmark för att se till att den fortfarande är fylld med sommarorganiska klorbekämpningsmedel, eller kontrollerar vatten för klororganiska föreningar, är testning det bästa sättet att ta reda på om dessa kemikalier finns nära dig. EPA-metoderna 8250A och 8270B kan användas för att testa dessa kemikalier. 8250A kan testa avfall, jord och vatten, medan 8270B använder gaskromatografi/masspektrometri (GC/MS).
Även om klororganiska bekämpningsmedel är mest kända för att skada vissa fåglars förmåga att lägga friska ägg, är dessa kemikalier kända för att negativt påverka människor som konsumerar eller andas in bekämpningsmedel. Oavsiktlig inandning eller konsumtion av förorenad fisk eller djurvävnad är den mest sannolika vägen för intag av klororganiska bekämpningsmedel. För att bekräfta att någon har tecken på klororganisk förgiftning skickas vanligtvis blod eller urin till ett universitet eller en statlig myndighet som använder GC/MS för att testa kemiska föreningar.
Tecken på förgiftning
Varningstecken på toxicitet av klororganiska bekämpningsmedel inkluderar kramper, hallucinationer, hosta, hudutslag, kräkningar, buksmärtor, huvudvärk, förvirring och möjligen andningsvägarinsufficiens enligt Matthew Wong, PhD, PhD och Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Även om det finns förbud mot många av dessa bekämpningsmedel i USA och Europa, skapar deras användning i andra delar av världen och lagring i delar av USA och Europa situationer där klororganisk förgiftning fortfarande är möjlig.
Organoklorbekämpningsmedel inkluderar ett stort antal beständiga kemikalier som både är effektiva och medför betydande risker över hela världen.
Även om halogenerade organiska föreningar är relativt sällsynta i naturen jämfört med icke-halogenerade, har många sådana föreningar isolerats från naturliga källor, från bakterier till människor. Det finns exempel på naturliga klorföreningar som finns i nästan alla klasser av biomolekyler, inklusive alkaloider, terpener, aminosyror, flavonoider, steroider och fettsyror.
Organklorider, inklusive dioxiner, bildas i högtemperaturmiljön vid skogsbränder, och dioxiner har hittats i den bevarade askan från blixtbränder som föregick syntetiska dioxiner. Dessutom har olika enkla klorerade kolväten, inklusive diklormetan, kloroform och koltetraklorid, isolerats från tång.
Det mesta av klormetanet i miljön produceras naturligt av biologisk nedbrytning, skogsbränder och vulkaner. Naturlig klororganisk epibatidin, en alkaloid isolerad från lövgrodor, har en stark smärtstillande effekt ochstimulerar forskning om nya smärtstillande läkemedel.
Dioxiner
Vissa typer av organiska klorföreningar är mycket giftiga för växter och djur, inklusive människor. Dioxiner, som bildas när organiskt material förbränns i närvaro av klor, och vissa insekticider, såsom DDT, är långlivade organiska föroreningar som utgör en miljöfara. Till exempel ledde överanvändningen av DDT i mitten av 1900-talet, som ackumulerades i djur, till en kraftig minskning av populationerna av vissa fåglar. Klorerade lösningsmedel skapar problem med grundvattenföroreningar om de hanteras fel och kasseras.
Vissa organoklorider, som fosgen, har till och med använts som kemiska krigsmedel. Vissa av de artificiellt skapade och giftiga organokloriderna, som DDT, kommer att byggas upp i kroppen vid varje exponering, vilket så småningom leder till dödliga mängder eftersom kroppen inte kan bryta ner dem eller bli av med dem. Förekomsten av klor i en organisk förening säkerställer dock inte på något sätt toxicitet. Många organiska klorföreningar är tillräckligt säkra för mat- och droganvändning.
Till exempel innehåller ärtor och bönor det naturliga klorerade växthormonet 4-klorindol-3-ättiksyra (4-Cl-IAA) och sötningsmedlet sukralos (Splenda) används ofta i kostprodukter. Från och med 2004, minst 165organiska klorföreningar för användning som läkemedel, inklusive antihistamin loratadin (Claritin), antidepressiva sertralin (Zoloft), antiepileptika lamotrigin (lamiktal) och inhalationsbedövningsmedlet isofluran.
Öppning av Rachel Carson
Med Silent Spring (1962) uppmärksammade Rachel Carson problemet med organisk klortoxicitet. Medan många länder har fasat ut användningen av vissa typer av dessa föreningar (såsom USA:s förbud mot DDT som ett resultat av Carsons arbete), fortsätter persistenta organoklorider att observeras i människor och däggdjur runt om på planeten på potentiellt skadliga nivåer många år efter produktion. Deras användning har varit begränsad.
Organoklorföreningar (enligt GOST) ingår i listan över ämnen som är farliga för människor.
