Organoklorov spoj, klorougljik ili klorirani ugljikovodik, je organska tvar koja sadrži najmanje jedan kovalentno vezan atom klora koji utječe na kemijsko ponašanje molekule. Klasa kloroalkana (alkani s jednim ili više vodikovih atoma zamijenjenih klorom) daje opće primjere. Široka strukturna raznolikost i različita kemijska svojstva organoklorovih dovode do širokog raspona naziva i primjena. Organokloridi su vrlo korisne tvari u mnogim primjenama, ali neki od njih predstavljaju ozbiljan ekološki problem.
Utjecaj na svojstva
Kloriranje mijenja fizička svojstva ugljikovodika na nekoliko načina. Spojevi imaju tendenciju da budu gušći od vode zbog veće atomske težine klora u usporedbi s vodikom. Alifatski organokloridi su alkilirajuća sredstva jer je klorid izlazna skupina.
Određivanje organoklorovih spojeva
Mnogi takvi spojevi izolirani su iz prirodnih izvora, od bakterija do ljudi. Klorirani organski spojevi nalaze se u gotovo svim klasama biomolekula, uključujući alkaloide, terpene, aminokiseline, flavonoide, steroide i masne kiseline. Organokloridi, uključujući dioksine, nastaju u visokotemperaturnom okruženju šumskih požara, a dioksini su pronađeni u očuvanom pepelu od požara koji su prethodili sintetičkim dioksinima.
Osim toga, razni jednostavni klorirani ugljikovodici, uključujući diklormetan, kloroform i ugljik tetraklorid, izolirani su iz morskih algi. Većina klorometana u okolišu nastaje prirodnim putem biorazgradnjom, šumskim požarima i vulkanima. Organoklorni spojevi u ulju također su nadaleko poznati (prema GOST - R 52247-2004).
Epibatidin
Prirodni organoklor epibatidin, alkaloid izoliran iz žaba, ima snažan analgetski učinak i potiče istraživanja novih lijekova protiv bolova. Žabe dobivaju epibatidin putem hrane, a zatim ga izoliraju na svojoj koži. Vjerojatni izvori hrane su kornjaši, mravi, grinje i muhe.
Alkani
Alkani i arilalkani mogu se klorirati pod uvjetima slobodnih radikala uz ultraljubičasto zračenje. Međutim, teško je kontrolirati stupanj kloriranja. Aril kloridi se mogu pripraviti Friedel-Crafts halogeniranjem korištenjem klora i katalizatora Lewisove kiseline. Metode za određivanje organoklorspojevi uključuju uključujući upotrebu ovog katalizatora. U članku se spominju i druge metode.
Reakcija haloforma pomoću klora i natrijevog hidroksida također je sposobna generirati alkil halide iz metil ketona i srodnih spojeva. Kloroform se ranije proizvodio na ovaj način.
Klor dodaje alkene i alkine višestrukim vezama, dajući di- ili tetrakloro spojeve.
Alkil kloridi
Alkil kloridi su svestrani gradivni blokovi u organskoj kemiji. Iako su alkil bromidi i jodidi reaktivniji, alkil kloridi su jeftiniji i lakše dostupni. Alkil kloride lako napadaju nukleofili.
Zagrijavanjem alkil halogenida s natrijevim hidroksidom ili vodom dobivaju se alkoholi. Reakcija s alkoksidima ili aroksidima daje estere u Williamsonovoj sintezi etera; reakcije s tiolima daju tioetere. Alkil kloridi lako reagiraju s aminima i tvore supstituirane amine. Alkil kloridi su zamijenjeni mekšim halogenidima kao što je jodid u Finkelsteinovoj reakciji.
Moguća je i reakcija s drugim pseudohalidima kao što su azid, cijanid i tiocijanat. U prisutnosti jake baze, alkil kloridi se podvrgavaju dehidrohalogenaciji kako bi nastali alkeni ili alkini.
Alkil kloridi reagiraju s magnezijem i tvore Grignardove reagense, pretvarajući elektrofilni spoj u nukleofilni. Wurtzova reakcija kombinira dva alkil halogenida s natrijem na redukcijski način.
Prijava
Najveća aplikacijaorganoklorna kemija je proizvodnja vinil klorida. Godišnja proizvodnja u 1985. iznosila je oko 13 milijardi kilograma, od čega je gotovo sav pretvoren u polivinil klorid (PVC). Određivanje organoklorovih spojeva (prema GOST-u) je proces koji se ne može izvesti bez posebne standardizirane opreme.
Većina kloriranih ugljikovodika niske molekularne težine kao što su kloroform, diklormetan, dikloretan i trikloretan su korisna otapala. Ova otapala imaju tendenciju da budu relativno nepolarna; stoga se ne miješaju s vodom i učinkoviti su u čišćenju kao što je odmašćivanje i kemijsko čišćenje. Ovo pročišćavanje također se odnosi na metode za određivanje organoklorovih spojeva (ulje i druge tvari su vrlo bogate tim spojevima).
Najvažniji je diklorometan, koji se uglavnom koristi kao otapalo. Klorometan je prekursor klorosilana i silikona. Povijesno značajan, ali manji je kloroform, uglavnom prekursor klorodifluorometana (CHClF2) i tetrafluoroetena, koji se koristi u proizvodnji teflona.
Dvije glavne skupine organoklornih insekticida su tvari kao što su DDT i klorirane alicikličke otopine. Njihov mehanizam djelovanja malo se razlikuje od organoklorovih spojeva u ulju.
Spojevi slični DDT-u
Tvari slične DDT-u djeluju na periferni živčani sustav. U natrijevom kanalu aksona sprječavaju zatvaranje vrata nakon aktivacije i depolarizacije.membrane. Natrijevi ioni prodiru kroz živčanu membranu i stvaraju destabilizirajući negativni "postpotencijal" s povećanom podražljivošću živaca. Ovo curenje uzrokuje ponovljena pražnjenja u neuronu, bilo spontano ili nakon jednog podražaja.
Klorirani ciklodieni uključuju aldrin, dieldrin, endrin, heptaklor, klordan i endosulfan. Trajanje izlaganja od 2 do 8 sati dovodi do smanjenja aktivnosti središnjeg živčanog sustava (SŽS), praćenog razdražljivošću, tremorom, a zatim i napadajima. Mehanizam djelovanja je vezanje insekticida na mjesto GABA u kompleks jonofora klorida gama-aminomaslačne kiseline (GABA), koji sprječava ulazak klorida u živac.
Drugi primjeri uključuju dikofol, mirex, kepon i pentaklorofenol. Mogu biti hidrofilni ili hidrofobni, ovisno o njihovoj molekularnoj strukturi.
bifenili
Poliklorirani bifenili (PCB) nekoć su bili široko korišteni električni izolatori i tekućine za prijenos topline. Njihova je uporaba općenito prekinuta zbog zdravstvenih problema. PCB-i su zamijenjeni polibromiranim difenil eterima (PBDE), koji uzrokuju sličnu toksičnost i probleme s bioakumulacijom.
Neke vrste organoklornih spojeva su vrlo toksične za biljke ili životinje, uključujući ljude. Dioksini, nastali sagorijevanjem organske tvari u prisutnosti klora, postojani su organski zagađivači koji predstavljaju opasnost kada se ispuštaju u okoliš, kao i neki insekticidi (npr.kao DDT).
Na primjer, DDT, koji se naširoko koristio za suzbijanje insekata sredinom 20. stoljeća, također se nakuplja u lancima ishrane, poput njegovih metabolita DDE i DDD, i uzrokuje probleme s reproduktivnim sustavom (na primjer, stanjivanje ljuske jaja) kod nekih vrsta ptica. Neki spojevi ove vrste, kao što su sumporni iperit, dušični iperit i lewisite, čak se koriste kao kemijsko oružje zbog svoje toksičnosti.
Opijanje organoklornim spojevima
Međutim, prisutnost klora u organskom spoju ne uzrokuje toksičnost. Neki organokloridi smatraju se dovoljno sigurnima za upotrebu u hrani i lijekovima. Na primjer, grašak i grah sadrže prirodni klorirani biljni hormon 4-klorindol-3-octenu kiselinu, a zaslađivač sukraloza (Splenda) se široko koristi u dijetalnim proizvodima.
Od 2004. godine, najmanje 165 organoklorida odobreno je širom svijeta za upotrebu kao farmaceutski proizvodi, uključujući prirodni antibiotik vankomicin, antihistaminik loratadin (Claritin), antidepresiv sertralin (Zoloft), antiepileptički lamotrigin (lamotrigin) i inhalacijski lijekovi. anestetik izofluran. Za određivanje organoklornih spojeva u ulju (prema GOST-u) potrebno je poznavati ove spojeve.
Nalazi znanstvenika
Rachel Carson je u svojoj knjizi Silent Spring iz 1962. predstavila toksičnost DDT-a pesticidima. Iako su mnoge zemlje prekinuleupotreba određenih vrsta organoklorovih spojeva, kao što je zabrana DDT-a u SAD-u, postojani DDT, PCB-ovi i drugi ostaci organoklorovih ostataka, još uvijek se nalaze kod ljudi i sisavaca diljem planeta, mnogo godina nakon što su proizvodnja i uporaba bili ograničeni.
U arktičkim regijama, osobito visoke razine nalaze se u morskim sisavcima. Te su kemikalije koncentrirane u sisavaca, a nalaze se čak i u ljudskom majčinom mlijeku. Kod nekih vrsta morskih sisavaca, osobito onih koje proizvode mlijeko s visokim udjelom masti, mužjaci obično imaju mnogo više razine jer ženke smanjuju koncentraciju prenoseći tvari na potomstvo tijekom dojenja. Također, ove tvari se mogu naći u ulju, što je važno uzeti u obzir pri određivanju organoklornih spojeva u ulju (prema GOST-u). Obično se odnosi na pesticide, iako se može odnositi i na bilo koji spoj ove vrste.
Organoklorni pesticidi mogu se klasificirati prema njihovoj molekularnoj strukturi. Ciklopentadienski pesticidi su alifatske prstenaste strukture izvedene iz Pentaklorciklopentadien Diels-Alderovih reakcija i uključuju klordan, nonaklor, heptaklor, heptaklor epoksid, dieldrin, aldrin, endrin, mirex i kepon. Druge podklase organoklornih pesticida su DDT obitelj i izomeri heksaklorocikloheksana. Svi ovi pesticidi imaju nisku topljivost i hlapljivost te su otporni na procese razgradnje u okolišu. Njihova toksičnost i postojanost u okolišu doveli su do njihovogograničenje ili suspenzija za većinu upotreba u Sjedinjenim Državama.
Pesticidi
Organoklorni pesticidi su vrlo učinkoviti u ubijanju štetočina, posebno insekata. No mnoge od ovih kemijskih proizvoda aktivisti za zaštitu okoliša i potrošači doživljavaju negativno zbog jednog dobro poznatog i sada zabranjenog organoklornog pesticida: diklorodifeniltrihoetana, poznatijeg kao DDT.
Organoklorni pesticidi su kemikalije s ugljikom, klorom i vodikom. Kako je objasnila američka služba za ribu i divlje životinje, veze klora i ugljika su posebno jake, što sprječava da se te kemikalije brzo razbiju ili otapaju u vodi. Kemikalija također privlači masnoću i nakuplja se u masnom tkivu životinja koje je konzumiraju.
Kemijska dugovječnost organoklornih pesticida jedan je od razloga zašto je jednako učinkovit kao insekticid i potencijalno štetan - može zaštititi usjeve dugo vremena, ali također može ostati u tijelu životinje.
Zajedno s DDT-om, US EPA zabranila je korištenje drugih organoklornih pesticida kao što su aldrin, dieldrin, heptaklor, mirex, klordekon i klordan. Europa je na sličan način zabranila mnoge organoklorne pesticide, ali u obje ove regije, organoklorne kemikalije su još uvijek aktivni sastojci u brojnim proizvodima za suzbijanje štetočina za dom, vrt i okoliš.okoliša, prema EPA. Organoklorni pesticidi također su iznimno popularni u zemljama u razvoju širom svijeta za poljoprivrednu upotrebu.
Bez obzira ispitujete li poljoprivredno zemljište kako biste bili sigurni da je još uvijek ispunjeno ljetnim organoklornim pesticidima ili provjeravate u vodi ima li organoklornih spojeva, testiranje je najbolji način da saznate jesu li te kemikalije u vašoj blizini. EPA metode 8250A i 8270B mogu se koristiti za ispitivanje ovih kemikalija. 8250A može testirati otpad, tlo i vodu, dok 8270B koristi plinsku kromatografiju/masenu spektrometriju (GC/MS).
Iako su organoklorni pesticidi najpoznatiji po tome što oštećuju sposobnost nekih ptica da polažu zdrava jaja, poznato je da te kemikalije negativno utječu na ljude koji konzumiraju ili udišu pesticide. Slučajno udisanje ili konzumacija kontaminirane ribe ili životinjskog tkiva najvjerojatniji je način gutanja organoklornih pesticida. Kako bi se potvrdilo da netko ima znakove trovanja organoklorom, krv ili urin se obično šalju na sveučilište ili državnu agenciju koja koristi GC/MS za testiranje kemijskih spojeva.
Znakovi trovanja
Upozoravajući znakovi toksičnosti organoklornih pesticida uključuju napadaje, halucinacije, kašalj, osip na koži, povraćanje, bolove u trbuhu, glavobolje, smetenost i moguće respiratorneinsuficijencija prema Matthewu Wongu, PhD, PhD, i Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Iako postoje zabrane mnogih od ovih pesticida u SAD-u i Europi, njihova upotreba u drugim dijelovima svijeta i skladištenje u dijelovima SAD-a i Europe stvaraju situacije u kojima je trovanje organoklornim još uvijek moguće.
Organoklorni pesticidi uključuju veliki broj postojanih kemikalija koje su učinkovite i nose značajan rizik u cijelom svijetu.
Iako su halogenirani organski spojevi relativno rijetki u prirodi u usporedbi s nehalogeniranim, mnogi takvi spojevi izolirani su iz prirodnih izvora, od bakterija do ljudi. Postoje primjeri prirodnih spojeva klora koji se nalaze u gotovo svakoj klasi biomolekula, uključujući alkaloide, terpene, aminokiseline, flavonoide, steroide i masne kiseline.
Organokloridi, uključujući dioksine, nastaju u visokotemperaturnom okruženju šumskih požara, a dioksini su pronađeni u očuvanom pepelu od požara koji su prethodili sintetičkim dioksinima. Osim toga, razni jednostavni klorirani ugljikovodici, uključujući diklormetan, kloroform i ugljični tetraklorid, izolirani su iz morskih algi.
Većina klorometana u okolišu nastaje prirodno biorazgradnjom, šumskim požarima i vulkanima. Prirodni organoklor epibatidin, alkaloid izoliran iz žaba, ima snažan analgetski učinak ipotiče istraživanje novih lijekova protiv bolova.
Dioksini
Neke vrste organoklornih spojeva su vrlo toksične za biljke ili životinje, uključujući ljude. Dioksini, koji nastaju kada se organska tvar izgara u prisutnosti klora, i neki insekticidi, kao što je DDT, postojani su organski zagađivači koji predstavljaju opasnost za okoliš. Na primjer, prekomjerna uporaba DDT-a sredinom dvadesetog stoljeća, koji se nakupljao u životinjama, dovela je do ozbiljnog pada populacija nekih ptica. Klorirana otapala, ako se pogrešno rukuju i odlažu, stvaraju probleme onečišćenja podzemnih voda.
Neki organokloridi, kao što je fosgen, čak su korišteni kao kemijska ratna sredstva. Neki od umjetno stvorenih i toksičnih organoklorida, kao što je DDT, nakupljat će se u tijelu sa svakim izlaganjem, što na kraju dovodi do smrtonosnih količina jer ih tijelo ne može razgraditi ili se riješiti. Međutim, prisutnost klora u organskom spoju ni na koji način ne osigurava toksičnost. Mnogi organoklorni spojevi dovoljno su sigurni za upotrebu u hrani i lijekovima.
Na primjer, grašak i grah sadrže prirodni klorirani biljni hormon 4-klorindol-3-octenu kiselinu (4-Cl-IAA) i zaslađivač sukralozu (Splenda) koji se široko koriste u dijetalnim proizvodima. Od 2004. najmanje 165organoklorni spojevi za upotrebu kao farmaceutski proizvodi, uključujući antihistaminik loratadin (Claritin), antidepresiv sertralin (Zoloft), antiepileptički lamotrigin (lamiktal) i inhalacijski anestetik izofluran.
Otvaranje Rachel Carson
S Silent Spring (1962), Rachel Carson skrenula je pozornost javnosti na problem toksičnosti organoklor. Dok su mnoge zemlje postupno ukinule upotrebu nekih vrsta ovih spojeva (kao što je američka zabrana DDT-a kao rezultat Carsonovog rada), postojani organokloridi i dalje se opažaju kod ljudi i sisavaca diljem planeta na potencijalno štetnim razinama mnogo godina nakon proizvodnja. Njihova je upotreba ograničena.
Spojevi organoklor (prema GOST-u) uključeni su u popis tvari opasnih za ljude.
