Kloororgaaniline ühend, klorosüsivesinik või klooritud süsivesinik, on orgaaniline aine, mis sisaldab vähem alt ühte kovalentse sidemega klooriaatomit, mis mõjutab molekuli keemilist käitumist. Kloroalkaanide klass (alkaanid, milles üks või mitu vesinikuaatomit on asendatud klooriga) pakub üldisi näiteid. Kloororgaaniliste ainete lai struktuurne mitmekesisus ja erinevad keemilised omadused toovad kaasa laia valiku nimetusi ja rakendusi. Organokloriidid on paljudes rakendustes väga kasulikud ained, kuid mõned neist kujutavad endast tõsist keskkonnaprobleemi.
Mõju omadustele
Kloorimine muudab süsivesinike füüsikalisi omadusi mitmel viisil. Ühendid kipuvad olema veest tihedamad, kuna klooril on vesinikuga võrreldes suurem aatommass. Alifaatsed organokloriidid on alküülivad ained, kuna kloriid on lahkuv rühm.
Kloororgaaniliste ühendite määramine
Paljud sellised ühendid on eraldatud looduslikest allikatest, bakteritest inimesteni. Klooritud orgaanilisi ühendeid leidub peaaegu kõigis biomolekulide klassides, sealhulgas alkaloidides, terpeenides, aminohapetes, flavonoidides, steroidides ja rasvhapetes. Orgaanilised kloriidid, sealhulgas dioksiinid, tekivad metsatulekahjude kõrge temperatuuriga keskkonnas ja dioksiine on leitud välgutulede säilinud tuhast, mis eelnes sünteetilistele dioksiinidele.
Lisaks on merevetikatest eraldatud mitmesuguseid lihtsaid klooritud süsivesinikke, sealhulgas diklorometaan, kloroform ja süsiniktetrakloriid. Suurem osa keskkonnas leiduvast klorometaanist tekib looduslikult biolagunemise, metsatulekahjude ja vulkaanide käigus. Lai alt tuntud on ka õlis leiduvad orgaanilised kloorühendid (vastav alt GOST - R 52247-2004).
Epibatidiin
Looduslik kloororgaaniline epibatidiin, puukonnadest eraldatud alkaloid, on tugeva valuvaigistava toimega ja stimuleerib uute valuvaigistite uurimist. Konnad saavad epibatidiini toiduga ja isoleerivad selle seejärel oma nahale. Tõenäolised toiduallikad on mardikad, sipelgad, lestad ja kärbsed.
Alkaanid
Alkaane ja arüülalkaane saab kloorida vabade radikaalide tingimustes ultraviolettkiirgusega. Kloorimise astet on aga raske kontrollida. Arüülkloriide saab valmistada Friedel-Craftsi halogeenimisega, kasutades kloori ja Lewise happekatalüsaatorit. Kloororgaanilise sisalduse määramise meetodidühendite hulka kuulub ka selle katalüsaatori kasutamine. Artiklis mainitakse ka teisi meetodeid.
Kloori ja naatriumhüdroksiidi kasutav haloformi reaktsioon on samuti võimeline tekitama metüülketoonidest ja nendega seotud ühenditest alküülhalogeniide. Kloroformi toodeti varem sel viisil.
Kloor lisab alkeene ja alküüne mitmele sidemele, moodustades di- või tetrakloroühendeid.
Alküülkloriidid
Alküülkloriidid on orgaanilise keemia mitmekülgsed ehitusplokid. Kuigi alküülbromiidid ja -jodiidid on reaktiivsemad, on alküülkloriidid odavamad ja kergemini kättesaadavad. Nukleofiilid ründavad kergesti alküülkloriide.
Alküülhalogeniidide kuumutamisel naatriumhüdroksiidi või veega saadakse alkohole. Reaktsioon alkoksiidide või aroksiididega annab Williamsoni eetri sünteesis estreid; reaktsioonid tioolidega annavad tioeetreid. Alküülkloriidid reageerivad kergesti amiinidega, moodustades asendatud amiine. Alküülkloriidid asendatakse Finkelsteini reaktsioonis pehmemate halogeniididega, näiteks jodiidiga.
Võimalik on ka reaktsioon teiste pseudohalogeniididega, nagu asiid, tsüaniid ja tiotsüanaat. Tugeva aluse juuresolekul läbivad alküülkloriidid dehüdrohalogeenimise, moodustades alkeene või alküüne.
Alküülkloriidid reageerivad magneesiumiga, moodustades Grignardi reaktiive, muutes elektrofiilse ühendi nukleofiilseks. Wurtzi reaktsioon ühendab kaks alküülhalogeniidi naatriumiga redutseerival viisil.
Rakendus
Suurim rakendusklooriorgaaniline keemia on vinüülkloriidi tootmine. Aastane toodang 1985. aastal oli umbes 13 miljardit kilogrammi, millest peaaegu kõik muudeti polüvinüülkloriidiks (PVC). Kloororgaaniliste ühendite määramine (vastav alt GOST-ile) on protsess, mida ei saa teha ilma spetsiaalsete standardiseeritud seadmeteta.
Enamik madala molekulmassiga klooritud süsivesinikke, nagu kloroform, diklorometaan, dikloroetaan ja trikloroetaan, on kasulikud lahustid. Need lahustid kipuvad olema suhteliselt mittepolaarsed; seetõttu ei segune need veega ja on tõhusad puhastamisel, nagu rasvaärastus ja keemiline puhastus. See puhastamine kehtib ka kloororgaaniliste ühendite määramise meetodite kohta (õli ja muud ained on nende ühendite poolest väga rikkad).
Kõige olulisem on diklorometaan, mida kasutatakse peamiselt lahustina. Klorometaan on klorosilaanide ja silikoonide eelkäija. Ajalooliselt oluline, kuid väiksem on kloroform, mis on peamiselt klorodifluorometaani (CHClF2) ja tetrafluoroeteeni eelkäija, mida kasutatakse tefloni valmistamisel.
Kloororgaaniliste insektitsiidide kaks peamist rühma on sellised ained nagu DDT ja klooritud alitsüklilised lahused. Nende toimemehhanism erineb veidi õlis leiduvate kloororgaaniliste ühendite omast.
DDT-laadsed ühendid
DDT-laadsed ained mõjuvad perifeersele närvisüsteemile. Aksoni naatriumikanalis takistavad nad värava sulgumist pärast aktiveerimist ja depolarisatsiooni.membraanid. Naatriumioonid imbuvad läbi närvimembraani ja loovad destabiliseeriva negatiivse "postipotentsiaali" koos suurenenud närvide erutuvusega. See leke põhjustab neuronis korduvaid tühjenemisi, kas spontaanselt või pärast üksikut ärritust.
Klooritud tsüklodieenide hulka kuuluvad aldriin, dieldriin, endriin, heptakloor, klordaan ja endosulfaan. Kokkupuute kestus 2 kuni 8 tundi viib kesknärvisüsteemi (KNS) aktiivsuse vähenemiseni, millele järgneb ärrituvus, värinad ja seejärel krambid. Toimemehhanism seisneb insektitsiidide sidumises gamma-aminovõihappe (GABA) kloriidi ionofoorikompleksis GABA kohas, mis takistab kloriidi sisenemist närvi.
Teised näited hõlmavad dikofooli, mireksi, kepooni ja pentaklorofenooli. Need võivad olla kas hüdrofiilsed või hüdrofoobsed, olenev alt nende molekulaarstruktuurist.
Bifenüülid
Polüklooritud bifenüülid (PCB-d) olid kunagi laialdaselt kasutatavad elektriisolaatorid ja soojusülekandevedelikud. Üldiselt on nende kasutamine terviseprobleemide tõttu lõpetatud. PCB-d on asendatud polübroomitud difenüüleetritega (PBDE), mis põhjustavad sarnaseid toksilisuse ja bioakumulatsiooni probleeme.
Mõnda tüüpi klooriorgaanilised ühendid on taimedele või loomadele, sealhulgas inimestele, väga mürgised. Dioksiinid, mis tekivad orgaanilise aine põletamisel kloori juuresolekul, on püsivad orgaanilised saasteained, mis keskkonda sattudes kujutavad endast ohtu, nagu ka mõned insektitsiidid (nt.nagu DDT).
Näiteks DDT, mida 20. sajandi keskel laialdaselt kasutati putukate tõrjeks, akumuleerub nagu selle metaboliidid DDE ja DDD ka toiduahelates ning põhjustab probleeme reproduktiivsüsteemiga (nt. munakoored) mõnedel linnuliikidel. Mõnda seda tüüpi ühendeid, nagu väävelsinep, lämmastiksinep ja leisiit, kasutatakse nende mürgisuse tõttu isegi keemiarelvana.
Kloororgaaniliste ühendite joove
Kloori sisaldus orgaanilises ühendis ei anna siiski mürgisust. Mõnda orgaanilist kloriidi peetakse toiduks ja ravimiteks kasutamiseks piisav alt ohutuks. Näiteks sisaldavad herned ja oad looduslikku klooritud taimset hormooni 4-klorindool-3-äädikhapet ja magusainet sukraloos (Splenda) kasutatakse laialdaselt dieettoodetes.
2004. aasta seisuga on maailmas farmaatsiatoodetena kasutamiseks heaks kiidetud vähem alt 165 organokloriidi, sealhulgas looduslik antibiootikum vankomütsiin, antihistamiin loratadiin (Claritin), antidepressant sertraliin (Zoloft), epilepsiavastane lamotrigiin (Lamictal), ja inhaleeritavad ravimid. anesteetikum isofluraan. Kloororgaaniliste ühendite määramiseks õlis (vastav alt GOST-le) on vaja neid ühendeid teada.
Teadlaste leiud
Rachel Carson tõi oma 1962. aasta raamatus "Vaikne kevad" avalikkuse ette DDT pestitsiidse mürgisuse. Kuigi paljud riigid on lõpetanudteatud tüüpi kloororgaaniliste ühendite kasutamist, nagu USA DDT keeld, püsivad DDT, PCBd ja muud klooriorgaanilised jäägid, leidub inimestel ja imetajatel kogu planeedil ikka veel, palju aastaid pärast tootmist ja kasutamist piirati.
Arktika piirkondades leidub eriti kõrgeid tasemeid mereimetajatel. Need kemikaalid on kontsentreeritud imetajatel ja neid leidub isegi inimese rinnapiimas. Mõnel mereimetajaliigil, eriti nendel, mis toodavad suure rasvasisaldusega piima, on isasloomade tase tavaliselt palju kõrgem, kuna emased vähendavad kontsentratsiooni, kandes aineid laktatsiooni ajal järglastele. Samuti võib neid aineid leida õlis, mida on oluline arvestada kloororgaaniliste ühendite määramisel õlis (vastav alt GOST-ile). Tavaliselt viitab see pestitsiididele, kuigi võib viidata ka mis tahes seda tüüpi ühenditele.
Kloori sisaldavaid pestitsiide saab klassifitseerida nende molekulaarstruktuuride järgi. Tsüklopentadieeni pestitsiidid on alifaatsed ringstruktuurid, mis on saadud pentaklorotsüklopentadieeni Dielsi-Alderi reaktsioonidest ja nende hulka kuuluvad klordaan, nonakloor, heptakloor, heptakloorepoksiid, dieldriin, aldriin, endriin, mireks ja kepoon. Teised kloororgaaniliste pestitsiidide alamklassid on DDT perekond ja heksaklorotsükloheksaani isomeerid. Kõigil neil pestitsiididel on madal lahustuvus ja lenduvus ning need on vastupidavad keskkonnas toimuvatele lagunemisprotsessidele. Nende mürgisus ja püsivus keskkonnas on viinud nendepiirang või peatamine enamiku kasutuste jaoks Ameerika Ühendriikides.
Pestitsiidid
Klororgaanilised pestitsiidid on kahjurite, eriti putukate hävitamisel väga tõhusad. Kuid keskkonnaaktivistid ja tarbijad tajuvad paljusid neist keemiatoodetest negatiivselt ühe tuntud ja nüüdseks keelatud kloororgaanilise pestitsiidi tõttu: diklorodifenüültrikoetaan, paremini tuntud kui DDT.
Klororgaanilised pestitsiidid on süsinikku, kloori ja vesinikku sisaldavad kemikaalid. Nagu USA kala- ja metsloomateenistus selgitas, on kloori-süsiniku sidemed eriti tugevad, mis ei lase neil kemikaalidel vees kiiresti laguneda või lahustuda. Kemikaal tõmbab ligi ka rasvu ja koguneb seda tarbivate loomade rasvkoesse.
Kloororgaaniliste pestitsiidide keemiline pikaealisus on üks põhjusi, miks need on sama tõhusad kui insektitsiidid ja potentsiaalselt kahjulikud – see võib kaitsta põllukultuure pikka aega, kuid võib jääda ka looma kehasse.
Koos DDT-ga on USA EPA keelustanud teiste kloororgaaniliste pestitsiidide, nagu aldriin, dieldriin, heptakloor, mireks, kloordekoon ja klordaan, kasutamise. Euroopa on sarnaselt keelustanud paljud kloororgaanilised pestitsiidid, kuid mõlemas piirkonnas on kloororgaanilised kemikaalid endiselt paljude kodu-, aia- ja keskkonnakahjuritõrjetoodete aktiivsed koostisosad. EPA andmetel. Kloororgaanilised pestitsiidid on põllumajanduses kasutamiseks väga populaarsed ka arengumaades üle maailma.
Ükskõik, kas uurite põllumaad veendumaks, et see on ikka veel täidetud suviste kloororgaaniliste pestitsiididega, või kontrollite vett kloororgaaniliste ühendite suhtes, on testimine parim viis teada saada, kas need kemikaalid on teie läheduses. Nende kemikaalide testimiseks saab kasutada EPA meetodeid 8250A ja 8270B. 8250A saab testida jäätmeid, pinnast ja vett, samas kui 8270B kasutab gaasikromatograafiat/massispektromeetriat (GC/MS).
Kuigi kloororgaanilised pestitsiidid on enim tuntud mõnede lindude tervete munemisvõime kahjustamise poolest, avaldavad need kemikaalid kahjulikult inimestele, kes pestitsiide tarbivad või sisse hingavad. Kloororgaaniliste pestitsiidide allaneelamise kõige tõenäolisem viis on saastunud kalade või loomsete kudede juhuslik sissehingamine või tarbimine. Kinnitamaks, et kellelgi on kloororgaanilise mürgistuse nähud, saadetakse veri või uriin tavaliselt ülikooli või valitsusasutusse, mis kasutab keemiliste ühendite testimiseks GC/MS-i.
Mürgistusnähud
Kloororgaanilise pestitsiidi mürgisuse hoiatusnähud on krambid, hallutsinatsioonid, köha, nahalööve, oksendamine, kõhuvalu, peavalud, segasus ja võimalik, et hingamishäiredpuudulikkus Matthew Wongi (PhD, PhD) ja Beth Israeli Diakonessi meditsiinikeskuse Medscape andmetel. Kuigi paljud neist pestitsiididest on USA-s ja Euroopas keelatud, loob nende kasutamine mujal maailmas ja ladustamine mõnes USA ja Euroopa osades olukordi, kus kloororgaaniline mürgistus on endiselt võimalik.
Kloori sisaldavate pestitsiidide hulgas on suur hulk püsivaid kemikaale, mis on nii tõhusad kui ka ohtlikud kogu maailmas.
Kuigi halogeenitud orgaanilised ühendid on looduses suhteliselt haruldased võrreldes halogeenimata ühenditega, on palju selliseid ühendeid eraldatud looduslikest allikatest, bakteritest inimesteni. On näiteid looduslikest klooriühenditest, mida leidub peaaegu igas biomolekuliklassis, sealhulgas alkaloidides, terpeenides, aminohapetes, flavonoidides, steroidides ja rasvhapetes.
Orgaanilised kloriidid, sealhulgas dioksiinid, tekivad metsatulekahjude kõrge temperatuuriga keskkonnas ja dioksiine on leitud sünteetilistele dioksiinidele eelnenud äikesetulekahjude säilinud tuhast. Lisaks on merevetikatest eraldatud mitmesuguseid lihtsaid klooritud süsivesinikke, sealhulgas diklorometaan, kloroform ja süsiniktetrakloriid.
Suur osa keskkonnas leiduvast klorometaanist tekib looduslikult biolagunemise, metsatulekahjude ja vulkaanide tagajärjel. Looduslik kloororgaaniline epibatidiin, puukonnadest eraldatud alkaloid, on tugeva valuvaigistava toimega jastimuleerib uute valuvaigistite uurimist.
Dioksiinid
Mõnda tüüpi klooriorgaanilised ühendid on taimedele või loomadele, sealhulgas inimestele, väga mürgised. Dioksiinid, mis tekivad orgaanilise aine põletamisel kloori juuresolekul, ja mõned insektitsiidid, nagu DDT, on püsivad orgaanilised saasteained, mis kujutavad endast keskkonnaohtu. Näiteks 20. sajandi keskpaigas loomadesse kogunenud DDT liigkasutamine tõi kaasa mõnede lindude populatsiooni tõsise vähenemise. Klooritud lahustid, kui neid valesti käidelda ja kõrvaldada, põhjustavad põhjavee reostusprobleeme.
Mõnda orgaanilist kloriidi, näiteks fosgeeni, on kasutatud isegi keemilise sõjategevuse ainena. Mõned kunstlikult loodud ja toksilised orgaanilised kloriidid, nagu DDT, kogunevad kehasse iga kokkupuutega, põhjustades lõpuks surmavaid koguseid, kuna keha ei suuda neid lagundada ega neist lahti saada. Kloori esinemine orgaanilises ühendis ei taga aga kuidagi mürgisust. Paljud kloororgaanilised ühendid on toidus ja ravimites kasutamiseks piisav alt ohutud.
Näiteks herned ja oad sisaldavad looduslikku klooritud taimset hormooni 4-klorindool-3-äädikhapet (4-Cl-IAA) ja magusainet sukraloos (Splenda) kasutatakse laialdaselt dieettoodetes. 2004. aasta seisuga vähem alt 165kloororgaanilised ühendid kasutamiseks ravimitena, sealhulgas antihistamiin loratadiin (Claritin), antidepressant sertraliin (Zoloft), epilepsiavastane lamotrigiin (lamiktal) ja inhaleeritav anesteetikum isofluraan.
Rachel Carsoni avamine
Silent Springiga (1962) juhtis Rachel Carson avalikkuse tähelepanu klooriorgaanilise toksilisuse probleemile. Kuigi paljud riigid on teatud tüüpi nende ühendite kasutamise järk-järgult lõpetanud (nt USA DDT keeld Carsoni töö tulemusena), täheldatakse inimestel ja imetajatel kogu planeedil püsivaid orgaanilisi kloriide potentsiaalselt ohtlikul tasemel palju aastaid pärast seda. tootmine. Nende kasutamine on piiratud.
Kloororgaanilised ühendid (vastav alt GOST-ile) on kantud inimesele ohtlike ainete nimekirja.
