Ang organochlorine compound, chlorocarbon o chlorinated hydrocarbon, ay isang organikong substance na naglalaman ng hindi bababa sa isang covalently bonded chlorine atom na nakakaapekto sa chemical behavior ng molecule. Ang klase ng chloroalkanes (alkanes na may isa o higit pang hydrogen atoms na pinalitan ng chlorine) ay nagbibigay ng mga pangkalahatang halimbawa. Ang malawak na pagkakaiba-iba ng istruktura at iba't ibang mga kemikal na katangian ng mga organochlorine ay humantong sa isang malawak na hanay ng mga pangalan at aplikasyon. Ang mga organochlorides ay lubhang kapaki-pakinabang na mga sangkap sa maraming aplikasyon, ngunit ang ilan sa mga ito ay nagdudulot ng malubhang problema sa kapaligiran.
Impluwensiya sa mga ari-arian
Ang Chlorination ay nagbabago sa mga pisikal na katangian ng hydrocarbon sa ilang paraan. Ang mga compound ay may posibilidad na maging mas siksik kaysa sa tubig dahil sa mas mataas na atomic na timbang ng chlorine kumpara sa hydrogen. Ang aliphatic organochlorides ay mga alkylating agent dahil ang chloride ay ang umaalis na grupo.
Pagpapasiya ng mga organochlorine compound
Maraming mga naturang compound ang nahiwalay sa mga likas na pinagmumulan, mula sa bacteria hanggang sa tao. Ang mga chlorinated organic compound ay matatagpuan sa halos bawat klase ng biomolecules, kabilang ang mga alkaloids, terpenes, amino acids, flavonoids, steroids, at fatty acids. Ang mga organochlorides, kabilang ang mga dioxin, ay nabubuo sa mataas na temperatura na kapaligiran ng mga wildfire, at ang mga dioxin ay natagpuan sa napreserbang abo mula sa mga kidlat na apoy na nauna sa mga sintetikong dioxin.
Bukod dito, ang iba't ibang simpleng chlorinated hydrocarbons, kabilang ang dichloromethane, chloroform, at carbon tetrachloride, ay nahiwalay sa seaweed. Karamihan sa chloromethane sa kapaligiran ay natural na nabuo sa pamamagitan ng biodegradation, sunog sa kagubatan at mga bulkan. Ang mga organochlorine compound sa langis ay malawak ding kilala (ayon sa GOST - R 52247-2004).
Epibatidine
Natural na organochlorine epibatidine, isang alkaloid na nakahiwalay sa mga tree frog, ay may malakas na analgesic effect at pinasisigla ang pananaliksik sa mga bagong gamot sa pananakit. Ang mga palaka ay nakakakuha ng epibatidine sa pamamagitan ng kanilang pagkain at pagkatapos ay ihiwalay ito sa kanilang balat. Malamang na ang pagkain ay mga salagubang, langgam, mite at langaw.
Alkanes
Ang mga alkane at arylalkane ay maaaring ma-chlorinate sa ilalim ng mga kondisyon ng free radical na may ultraviolet radiation. Gayunpaman, ang antas ng chlorination ay mahirap kontrolin. Ang Aryl chlorides ay maaaring ihanda ng Friedel-Crafts halogenation gamit ang chlorine at Lewis acid catalyst. Mga pamamaraan para sa pagtukoy ng organochlorineKasama sa mga compound ang paggamit ng catalyst na ito. Binanggit din ang iba pang paraan sa artikulo.
Ang reaksyon ng haloform gamit ang chlorine at sodium hydroxide ay may kakayahang bumuo ng mga alkyl halides mula sa mga methyl ketone at mga kaugnay na compound. Ang chloroform ay dati nang ginawa sa ganitong paraan.
Ang chlorine ay nagdaragdag ng mga alkene at alkynes sa maraming bond, na nagbibigay ng di- o tetrachloro compound.
Alkyl chloride
Ang Alkyl chlorides ay maraming nalalaman na mga bloke ng pagbuo sa organic chemistry. Kahit na ang mga alkyl bromides at iodide ay mas reaktibo, ang mga alkyl chlorides ay mas mura at mas madaling makuha. Ang mga alkyl chloride ay madaling inaatake ng mga nucleophile.
Ang pag-init ng mga alkyl halides na may sodium hydroxide o tubig ay nagbibigay ng mga alkohol. Ang reaksyon sa mga alkoxide o aroxide ay nagbibigay ng mga ester sa Williamson ether synthesis; Ang mga reaksyon sa thiols ay nagbibigay ng mga thioether. Ang mga alkyl chlorides ay madaling tumutugon sa mga amin upang bumuo ng mga substituted na amin. Ang mga alkyl chlorides ay pinapalitan ng mas malambot na halides gaya ng iodide sa Finkelstein reaction.
Reaksyon sa iba pang pseudohalides tulad ng azide, cyanide at thiocyanate ay posible rin. Sa pagkakaroon ng isang malakas na base, ang mga alkyl chlorides ay sumasailalim sa dehydrohalogenation upang bumuo ng mga alkenes o alkynes.
Ang Alkyl chlorides ay tumutugon sa magnesium upang bumuo ng mga Grignard reagents, na ginagawang nucleophilic ang isang electrophilic compound. Pinagsasama ng reaksyon ng Wurtz ang dalawang alkyl halides na may sodium sa isang pagbabawas na paraan.
Application
Ang pinakamalaking applicationAng kimika ng organochlorine ay ang paggawa ng vinyl chloride. Ang taunang produksyon noong 1985 ay humigit-kumulang 13 bilyong kilo, halos lahat ay na-convert sa polyvinyl chloride (PVC). Ang pagtukoy ng mga organochlorine compound (ayon sa GOST) ay isang proseso na hindi magagawa nang walang espesyal na standardized na kagamitan.
Karamihan sa mababang molekular na timbang chlorinated hydrocarbons gaya ng chloroform, dichloromethane, dichloroethane at trichloroethane ay mga kapaki-pakinabang na solvent. Ang mga solvent na ito ay may posibilidad na medyo non-polar; samakatuwid ang mga ito ay hindi nahahalo sa tubig at mabisa sa paglilinis tulad ng degreasing at dry cleaning. Nalalapat din ang purification na ito sa mga pamamaraan para sa pagtukoy ng mga organochlorine compound (langis at iba pang mga substance ay napakayaman sa mga compound na ito).
Ang pinakamahalaga ay ang dichloromethane, na pangunahing ginagamit bilang solvent. Ang Chloromethane ay isang precursor sa chlorosilanes at silicones. Mahalaga sa kasaysayan ngunit mas maliit ang chloroform, pangunahin ang isang precursor sa chlorodifluoromethane (CHClF2) at tetrafluoroethene, na ginagamit sa paggawa ng Teflon.
Ang dalawang pangunahing grupo ng organochlorine insecticides ay mga substance gaya ng DDT at chlorinated alicyclic solution. Ang kanilang mekanismo ng pagkilos ay bahagyang naiiba sa mga organochlorine compound sa langis.
DDT-like compounds
Ang DDT-like substance ay kumikilos sa peripheral nervous system. Sa sodium channel ng axon, pinipigilan nila ang pagsasara ng gate pagkatapos ng activation at depolarization.mga lamad. Ang mga sodium ions ay tumagos sa nerve membrane at lumilikha ng isang nakakapagpapahinang negatibong "post potential" na may tumaas na nerve excitability. Ang pagtagas na ito ay nagdudulot ng paulit-ulit na paglabas sa neuron, kusang-loob man o pagkatapos ng isang stimulus.
Ang Chlorinated cyclodienes ay kinabibilangan ng aldrin, dieldrin, endrin, heptachlor, chlordane at endosulfan. Ang tagal ng pagkakalantad mula 2 hanggang 8 oras ay humahantong sa pagbawas sa aktibidad ng central nervous system (CNS), na sinusundan ng pagkamayamutin, panginginig, at pagkatapos ay mga seizure. Ang mekanismo ng pagkilos ay ang pagbubuklod ng mga insecticides sa GABA site sa gamma-aminobutyric acid (GABA) chloride ionophore complex, na pumipigil sa chloride na makapasok sa nerve.
Iba pang mga halimbawa ay kinabibilangan ng dicofol, mirex, kepon at pentachlorophenol. Maaari silang maging hydrophilic o hydrophobic, depende sa kanilang molecular structure.
Biphenyls
Ang Polychlorinated biphenyl (PCBs) ay dating malawakang ginagamit na mga electrical insulator at heat transfer fluid. Ang kanilang paggamit ay karaniwang hindi na ipinagpatuloy dahil sa mga alalahanin sa kalusugan. Ang mga PCB ay pinalitan ng polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), na nagdudulot ng mga katulad na problema sa toxicity at bioaccumulation.
Ang ilang uri ng organochlorine compound ay lubhang nakakalason sa mga halaman o hayop, kabilang ang mga tao. Ang mga dioxin, na ginawa sa pamamagitan ng pagsunog ng mga organikong bagay sa pagkakaroon ng chlorine, ay patuloy na mga organikong polusyon na nagdudulot ng panganib kapag inilabas sa kapaligiran, tulad ng ilang mga insecticides (tulad ngtulad ng DDT).
Halimbawa, ang DDT, na malawakang ginagamit para sa pagkontrol ng insekto noong kalagitnaan ng ika-20 siglo, ay naiipon din sa mga food chain, tulad ng mga metabolite nito na DDE at DDD, at nagiging sanhi ng mga problema sa reproductive system (halimbawa, pagnipis ng mga kabibi) sa ilang uri ng ibon. Ang ilang compound ng ganitong uri, gaya ng sulfur mustard, nitrogen mustard at lewisite, ay ginagamit pa nga bilang mga kemikal na armas dahil sa toxicity ng mga ito.
Paglalasing sa mga organochlorine compound
Gayunpaman, ang pagkakaroon ng chlorine sa isang organic compound ay hindi nagbibigay ng toxicity. Ang ilang mga organochloride ay itinuturing na sapat na ligtas para sa pagkain at paggamit ng droga. Halimbawa, ang mga gisantes at beans ay naglalaman ng natural na chlorinated plant hormone na 4-chlorindole-3-acetic acid at ang sweetener na sucralose (Splenda) ay malawakang ginagamit sa mga produktong pandiyeta.
Noong 2004, hindi bababa sa 165 organochlorides ang naaprubahan sa buong mundo para gamitin bilang mga parmasyutiko, kabilang ang natural na antibiotic na vancomycin, ang antihistamine loratadine (Claritin), ang antidepressant sertraline (Zoloft), ang anti-epileptic lamotrigine (Lamictal), at mga gamot sa paglanghap. anesthetic isoflurane. Kinakailangang malaman ang mga compound na ito upang matukoy ang mga organochlorine compound sa langis (ayon sa GOST).
Mga natuklasan ng mga siyentipiko
Dinala ni Rachel Carson sa publiko ang toxicity ng pestisidyo ng DDT sa kanyang 1962 na aklat na Silent Spring. Bagama't maraming mga bansa ang hindi na ipinagpatuloyang paggamit ng ilang partikular na uri ng organochlorine compound, gaya ng US DDT ban, patuloy na DDT, PCB, at iba pang organochlorine residues, ay matatagpuan pa rin sa mga tao at mammal sa buong planeta, maraming taon pagkatapos paghigpitan ang produksyon at paggamit.
Sa mga rehiyon ng Arctic, partikular na ang mataas na antas ay matatagpuan sa mga marine mammal. Ang mga kemikal na ito ay puro sa mga mammal at kahit na matatagpuan sa gatas ng suso ng tao. Sa ilang mga marine species ng mammal, lalo na ang mga gumagawa ng mataas na taba ng gatas, ang mga lalaki ay may posibilidad na magkaroon ng mas mataas na antas habang binabawasan ng mga babae ang mga konsentrasyon sa pamamagitan ng pagpasa ng mga sangkap sa mga supling sa pamamagitan ng paggagatas. Gayundin, ang mga sangkap na ito ay matatagpuan sa langis, na mahalagang isaalang-alang kapag tinutukoy ang mga organochlorine compound sa langis (ayon sa GOST). Karaniwang tumutukoy ito sa mga pestisidyo, bagama't maaari rin itong tumukoy sa anumang tambalan ng ganitong uri.
Organochlorine pesticides ay maaaring uriin ayon sa kanilang mga molekular na istruktura. Ang cyclopentadiene pesticides ay mga aliphatic ring structure na nagmula sa mga reaksyon ng Pentachlorocyclopentadiene Diels-Alder at kinabibilangan ng chlordane, nonachlor, heptachlor, heptachlor epoxide, dieldrin, aldrin, endrin, mirex, at kepon. Ang iba pang mga subclass ng organochlorine pesticides ay ang DDT family at hexachlorocyclohexane isomers. Ang lahat ng mga pestisidyong ito ay may mababang solubility at volatility at lumalaban sa mga proseso ng pagkasira sa kapaligiran. Ang kanilang toxicity at pagtitiyaga sa kapaligiran ay humantong sa kanilangpaghihigpit o pagsususpinde para sa karamihan ng paggamit sa United States.
Pestisidyo
Organochlorine pesticides ay napakaepektibo sa pagpatay ng mga peste, lalo na sa mga insekto. Ngunit marami sa mga produktong kemikal na ito ay negatibong nakikita ng mga aktibista at mga mamimili sa kapaligiran dahil sa isang kilalang at ngayon ay ipinagbabawal na pestisidyo ng organochlorine: dichlorodiphenyltrichoethane, na mas kilala bilang DDT.
Organochlorine pesticides ay mga kemikal na may carbon, chlorine at hydrogen. Gaya ng ipinaliwanag ng US Fish and Wildlife Service, ang mga chlorine-carbon bond ay lalong malakas, na pumipigil sa mga kemikal na ito na mabilis na masira o matunaw sa tubig. Ang kemikal ay umaakit din ng taba at naiipon sa fatty tissue ng mga hayop na kumakain nito.
Ang chemical longevity ng organochlorine pesticides ay isa sa mga dahilan kung bakit ito ay kasing epektibo ng insecticide at potensyal na nakakapinsala - maaari itong maprotektahan ang mga pananim sa mahabang panahon, ngunit maaari ring manatili sa katawan ng isang hayop.
Kasama ang DDT, ipinagbawal ng US EPA ang paggamit ng iba pang organochlorine pesticides gaya ng aldrin, dieldrin, heptachlor, mirex, chlordecone at chlordane. Parehong ipinagbawal ng Europe ang maraming pestisidyo ng organochlorine, ngunit sa parehong mga rehiyong ito, ang mga kemikal na organochlorine ay aktibong sangkap pa rin sa ilang mga produkto sa bahay, hardin at pangkalikasan na pagkontrol ng peste.kapaligiran, ayon sa EPA. Ang mga pestisidyo ng organochlorine ay napakapopular din sa mga umuunlad na bansa sa buong mundo para sa paggamit ng agrikultura.
Nagsusuri ka man ng lupang sakahan upang matiyak na puno pa rin ito ng mga organochlorine pesticides sa tag-araw, o sinusuri ang tubig para sa mga organochlorine compound, ang pagsusuri ay ang pinakamahusay na paraan upang malaman kung ang mga kemikal na ito ay malapit sa iyo. Maaaring gamitin ang mga pamamaraan ng EPA na 8250A at 8270B upang subukan ang mga kemikal na ito. Maaaring subukan ng 8250A ang basura, lupa at tubig, habang ang 8270B ay gumagamit ng gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS).
Bagama't kilala ang mga organochlorine na pestisidyo sa pagkasira ng kakayahan ng ilang ibon na mangitlog ng malulusog na itlog, ang mga kemikal na ito ay kilala na may masamang epekto sa mga tao na kumonsumo o humihinga ng mga pestisidyo. Ang hindi sinasadyang paglanghap o pagkonsumo ng kontaminadong isda o tissue ng hayop ay ang pinakamalamang na ruta ng paglunok ng mga pestisidyo ng organochlorine. Upang kumpirmahin na ang isang tao ay may mga senyales ng pagkalason sa organochlorine, ang dugo o ihi ay karaniwang ipinapadala sa isang unibersidad o ahensya ng gobyerno na gumagamit ng GC/MS upang suriin para sa mga kemikal na compound.
Mga palatandaan ng pagkalason
Ang mga senyales ng babala ng organochlorine pesticide toxicity ay kinabibilangan ng mga seizure, guni-guni, ubo, pantal sa balat, pagsusuka, pananakit ng tiyan, pananakit ng ulo, pagkalito at posibleng paghinga.kakulangan ayon kay Matthew Wong, PhD, PhD, at Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Bagama't may mga pagbabawal sa marami sa mga pestisidyong ito sa US at Europe, ang paggamit ng mga ito sa ibang bahagi ng mundo at pag-iimbak sa mga bahagi ng US at Europe ay lumilikha ng mga sitwasyon kung saan posible pa rin ang pagkalason sa organochlorine.
Ang mga pestisidyo ng organochlorine ay kinabibilangan ng malaking bilang ng mga patuloy na kemikal na parehong mabisa at may malaking panganib sa buong mundo.
Bagaman ang mga halogenated na organic compound ay medyo bihira sa kalikasan kumpara sa mga hindi halogenated, maraming mga naturang compound ang nahiwalay sa mga natural na pinagmumulan, mula sa bacteria hanggang sa tao. May mga halimbawa ng natural na chlorine compound na matatagpuan sa halos bawat klase ng biomolecules, kabilang ang mga alkaloids, terpenes, amino acids, flavonoids, steroids, at fatty acids.
Organochlorides, kabilang ang mga dioxin, ay nabubuo sa mataas na temperatura na kapaligiran ng mga sunog sa kagubatan, at ang mga dioxin ay natagpuan sa napreserbang abo ng mga apoy ng kidlat na nauna sa mga synthetic na dioxin. Bilang karagdagan, ang iba't ibang simpleng chlorinated hydrocarbons, kabilang ang dichloromethane, chloroform, at carbon tetrachloride, ay nahiwalay sa seaweed.
Karamihan sa chloromethane sa kapaligiran ay natural na nagagawa ng biodegradation, sunog sa kagubatan at mga bulkan. Ang natural na organochlorine epibatidine, isang alkaloid na nakahiwalay sa mga palaka ng puno, ay may malakas na analgesic effect atpinasisigla ang pananaliksik sa mga bagong gamot sa pananakit.
Dioxins
Ang ilang uri ng organochlorine compound ay lubhang nakakalason sa mga halaman o hayop, kabilang ang mga tao. Ang mga dioxin, na nabuo kapag sinusunog ang mga organikong bagay sa pagkakaroon ng chlorine, at ilang mga insecticides, tulad ng DDT, ay patuloy na mga organikong pollutant na nagdudulot ng mga panganib sa kapaligiran. Halimbawa, ang labis na paggamit ng DDT noong kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, na naipon sa mga hayop, ay humantong sa isang matinding pagbaba sa populasyon ng ilang mga ibon. Ang mga chlorinated solvent, kung mali ang paghawak at pagtatapon, ay lumilikha ng mga problema sa polusyon sa tubig sa lupa.
Ang ilang mga organochlorides, tulad ng phosgene, ay ginamit pa nga bilang mga ahente sa pakikipagdigma ng kemikal. Ang ilan sa mga artipisyal na nilikha at nakakalason na organochlorides, tulad ng DDT, ay mabubuo sa katawan sa bawat pagkakalantad, na humahantong sa mga nakamamatay na halaga dahil hindi maaaring masira o maalis ng katawan ang mga ito. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng chlorine sa isang organikong tambalan sa anumang paraan ay hindi nagsisiguro ng toxicity. Maraming organochlorine compound ang sapat na ligtas para sa pagkain at paggamit ng droga.
Halimbawa, ang mga gisantes at beans ay naglalaman ng natural na chlorinated plant hormone na 4-chlorindole-3-acetic acid (4-Cl-IAA) at ang sweetener na sucralose (Splenda) ay malawakang ginagamit sa mga produktong pandiyeta. Noong 2004, hindi bababa sa 165organochlorine compounds para gamitin bilang pharmaceuticals, kabilang ang antihistamine loratadine (Claritin), ang antidepressant sertraline (Zoloft), ang antiepileptic lamotrigine (lamiktal), at ang inhalational anesthetic isoflurane.
Pagbubukas kay Rachel Carson
With Silent Spring (1962), iginuhit ni Rachel Carson ang atensyon ng publiko sa problema ng organochlorine toxicity. Bagama't inalis na ng maraming bansa ang paggamit ng ilang uri ng mga compound na ito (tulad ng pagbabawal ng US sa DDT bilang resulta ng trabaho ni Carson), patuloy na naobserbahan ang mga organochlorides sa mga tao at mammal sa buong planeta sa posibleng nakakapinsalang antas pagkalipas ng maraming taon. produksyon. Limitado ang kanilang paggamit.
Organochlorine compounds (ayon sa GOST) ay kasama sa listahan ng mga substance na mapanganib sa tao.
