Гексахлорциклопентадиен

Гексахлорциклопентадиен

Имена
Название ИЮПАК 1,2,3,4,5,5-гексахлорциклопента-1,3-диен
Другие имена графлокс, перхлорциклопентадиен
Идентификаторы
Номер CAS	77-47-4  И
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение
ХимическийПаук	6233  И
Информационная карта ECHA	100.000.937
ПабХим CID	6478
НЕКОТОРЫЙ	ИП6АТУ242И  И
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID2020688
показывать ИнЧИ InChI=1S/C5Cl6/c6-1-2(7)4(9)5(10,11)3(1)8 Y Key: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/C5Cl6/c6-1-2(7)4(9)5(10,11)3(1)8 Key: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYAM
показывать УЛЫБКИ ClC1(Cl)C(/Cl)=C(/Cl)\C(\Cl)=C1\Cl
Характеристики
Химическая формула	С 5 Кл 6
Молярная масса	272.76  g·mol −1
Появление	Жидкость от бледно-желтого до янтарного цвета.
Запах	Острый, неприятный
Плотность	1,702 г/см3
Температура плавления	−10 ° C (14 ° F; 263 К)
Точка кипения	239 ° С (462 ° F; 512 К)
Растворимость в воде	0,0002% (Реагирует, 25°C)
Давление пара	0,08 мм рт.ст.
Опасности
Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH):
Основные опасности	тератогенный
точка возгорания	100 ° С (212 ° F; 373 К)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
ПЭЛ (допустимо)	никто
РЕЛ (рекомендуется)	TWA 0,01 ppm (0,1 мг/м 3 )
IDLH (Непосредственная опасность)	без даты
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Y   проверить ( что такое  И Н  ?) Ссылки на инфобоксы

Гексахлорциклопентадиен ( HCCPD ), также известный как C-56, Graphlox и HRS 1655, представляет собой хлорорганическое соединение с формулой C ₅ Cl ₆ . Это предшественник пестицидов , антипиренов и красителей . Это бесцветная жидкость , хотя коммерческие образцы выглядят как жидкость лимонно-желтого цвета, иногда с голубоватым паром. Многие из его производных оказались весьма спорными, поскольку исследования показали, что они являются стойкими органическими загрязнителями . До 1976 года было произведено около 270 000 тонн. и меньшие количества продолжают производиться и сегодня.

Синтез и производство

Гексахлорциклопентадиен получают хлорированием циклопентадиена с получением 1,1,2,3,4,5-октахлорциклопентана, который на второй стадии подвергается дегидрохлорированию : В первой процедуре используется щелочной гипохлорит, и после фракционной перегонки выход составляет около 75%, остальные 25% состоят из низших хлорированных циклопентадиенов. Во втором процессе используется термическое дехлорирование, которое происходит при температуре 470-480°С и дает выход более 90%. Поэтому первый процесс осуществить проще, но второй дает более чистый продукт.

C ₅ H ₆ + 6 Cl ₂ → C ₅ H ₂ Cl ₈ + 4 HCl

C ₅ H ₂ Cl ₈ → C ₅ Cl ₆ + 2 HCl

Помимо производителей, производящих химическое вещество для научного синтеза и сравнения, есть две компании, производящие ГХКПД для промышленного использования: Velsicol Chemical LLC в США и Jiangsu Anpon Electrochemicals Co. в Китае. Первая производит химикаты в больших масштабах, которые будут использоваться для производства резиновых приставок, антипиренов и пестицидов . Velsicol знает об опасностях обращения с HCCPD и поэтому требует от своих покупателей пройти строгую проверку и пройти образовательную программу по хранению, использованию и утилизации этого химического вещества. Компания также размещает на своем веб-сайте паспорта безопасности и руководство по обращению с химикатом и доставляет его покупателям по всему миру. О китайской компании известно меньше. Говорят, что это компания, специализирующаяся на хлорщелочи и агрохимикатах и ​​действующая как дочерняя компания Китайской национальной агрохимической корпорации.

Кроме того, гексахлорциклопентадиен легко вступает в реакцию Дильса-Альдера с образованием различных аддуктов , которые коммерциализируются как пестициды. Основными производными являются:

• альдрин из норборнадиена (родственный дильдрин является метаболитом альдрина)
• хлордан из циклопентадиена с последующим хлорированием
• эндрин из ацетилена , затем циклопентадиен, а затем эпоксидирование
• гептахлор из циклопентадиена с последующим монохлорированием
• изобензан из дигидрофурана с последующим хлорированием
• эндосульфан из цис-бутен-1,4-диола с последующей этерификацией SOCl ₂
• диенохлор

Реакции

HCCP электрофилен. Он деградирует в базе. В результате алкоголиза образуются кетали C ₅ Cl ₄ (OR) ₂ .

HCCP легко вступает в реакцию Дильса-Альдера с алкенами . Эта реакция используется для производства пестицидов, таких как альдрин (названный в честь реакции) и изодрин. Большинство этих пестицидов больше не коммерчески доступны и запрещены Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях из-за их токсичности для людей и животных.

Биодеградация

В поверхностных водах фотолиз является наиболее распространенным путем реакции с периодом полураспада от 2 до 4 минут. Глубже под водой, где меньше света проникает, гидролиз и биоразложение . основными путями являются На рисунке ниже показаны возможные пути разложения при попадании ГХЦПД в окружающую среду. двойной связи Свет, вода и кислород могут вызвать окисление с образованием кетоновой структуры, которая затем может подвергнуться раскрытию кольца и образовать пентахлордиеновую кислоту, которая образует две разновидности бутадиена с выделением углекислого газа . Однако это лишь второстепенный путь.

Токсикокинетика

Абсорбция ГХЦПД в организме происходит главным образом через легкие, желудочно-кишечный тракт и кожу. В целом уровни ГЦКПД в крови были ниже при введении через пищу по сравнению с при вдыхании. Это может указывать на плохую абсорбцию в желудочно-кишечном тракте из-за связывания с содержимым желудочно-кишечного тракта. Когда HCCPD всасывается, он распределяется в печени, почках и легких. Орган с наибольшей концентрацией отличается при сравнении крыс и мышей. Самая высокая концентрация у крыс обнаруживается в почках, а не в печени мышей.

Поглощение

Соответствующие исследования абсорбции проводятся с использованием радиоактивно меченного ГХЦПД. У крыс путь всасывания, по-видимому, оказал существенное влияние на степень всасывания. Низкие уровни в крови могут указывать на плохую желудочно-кишечную абсорбцию. Как правило, в месте поглощения наблюдается самая высокая концентрация у животных. При ингаляционном исследовании в легких наблюдалась самая высокая концентрация ГЦКПД. Концентрация, обнаруженная в это время в почках, была в 8 раз выше, чем в печени. При пероральном приеме концентрация в крови достигала максимума через 4 часа после приема внутрь. Общая картина распределения осталась прежней: концентрация, обнаруженная в печени, составляла 30–40% от концентрации, обнаруженной в печени. Противоположные результаты получены для мышей. У мышей после перорального приема концентрация в печени выше, чем в почках. Количество ГХЦПД в почках составляло 33–50% от его количества в печени.

При многократном пероральном воздействии на крыс стабильные концентрации достигались через 10–30 дней. Печень достигла равновесной концентрации через 30 дней. В это время концентрация HCCPD составляла примерно половину от концентрации, обнаруженной в почках. У мышей устойчивое состояние репродуктивной и жировой ткани достигалось через 20 дней. В это время количество ГЦКПД в почках составляло примерно половину концентрации, обнаруженной в печени. При внутривенном исследовании на крысах примерное распределение ГЦКПД в тканях осталось прежним.

Токсикодинамика

Полное окисление соединения до диоксида углерода ограничено, поскольку, очевидно, менее 1% радиоактивной метки содержится в диоксиде углерода .

Точный путь полного метаболизма ГЦКПД неизвестен. Различные исследования относительно состава выделяемого материала дают противоречивые результаты. В одном исследовании метаболиты оказались полярными и неполярными в другом. Кроме того, некоторые потенциальные метаболиты, такие как гексахлор-2-циклопентанон, гексахлор-3-циклопентанон, гексахлориндон или октахлор-3а,4,7,7а-тетрагидро-4,7-метаноинден-1,8-дион, не были обнаружены. еще не выявлен путем экстракции выделенного материала.

Поскольку соединение легко подвергается реакциям Дильса-Альдера синтетически, возможно, что HCCPD может напрямую реагировать с клеточными алкенами в реакции циклоприсоединения . Это может затем объяснить, почему HCCPD вызывает эффекты в точке контакта для всех возможных путей воздействия в дополнение к свойствам связывания с тканями.

Экскреция

Существует небольшая разница в соотношении количества, выводимого с мочой, и количества, выводимого с фекалиями, между крысами и мышами. Хотя, как правило, наибольшая часть радиоактивно меченных метаболитов выводится с мочой при вдыхании ГХЦПД. Более того, наибольшая часть меченых радиоактивным изотопом молекул выделяется с фекалиями при пероральном приеме HCCPD.

Показания (биомаркеры)

Эффекты

Люди, подвергшиеся воздействию ГХЦПД, не проявляют неблагоприятных последствий для здоровья, связанных только с этим химическим веществом. Небольшой процент работников по очистке сточных вод, подвергшихся воздействию воды, содержащей ГЦЦПД, в 1977 году сообщил о раздражении кожи и глаз, дискомфорте в груди, головных болях, тошноте и усталости. В долгосрочной перспективе они выявили нарушения в функции печени с помощью тестов, отслеживающих уровень ферментов . Однако эти нарушения могут быть связаны со многими другими соединениями и изменениями в состоянии здоровья. Другие предложенные параметры для характеристики эффектов у людей, такие как экскреция порфирина с мочой , также были проверены на предмет их потенциального использования в качестве биомаркера , но ни один из них не был признан достаточно значимым. Эксперименты, проведенные на лабораторных животных, таких как крысы и мыши, показывают, что желто-коричневый пигмент образуется в эпителии носа после длительного ингаляционного воздействия, даже при низких дозах, что считается полезным биомаркером длительного воздействия.

Необычная восприимчивость

Когда уже существуют повреждения органов, участвующих в поглощении или обмене веществ, таких как легкие и печень, люди могут быть более восприимчивы к воздействию ГХЦПД из-за уже нарушенной функции органов. Поскольку воздействие через дыхательные пути, по-видимому, является наиболее распространенным путем воздействия, люди, страдающие астмой , вероятно, более восприимчивы к побочным эффектам, чем население в целом. Другая группа, которая особенно уязвима к опасным химическим веществам, — это дети. В их развитии бывают критические периоды, когда отдельные структуры и функции могут быть более подвержены нарушениям, а нанесенный ущерб может стать очевидным только на более поздней стадии жизни. Всасывание у детей может отличаться из-за их не полностью развитых органов и большего соотношения поверхности тела к массе тела. К счастью, маловероятно, что маленькие дети сразу же подвергнутся воздействию ГХЦПД, поскольку он встречается только в виде примеси в пестицидах и не используется в домах.

Воздействие на животных

не проводилось Никаких исследований смертности людей от HCCPD . Однако он был протестирован на животных и, как предполагается, оказывает воздействие на мозг и надпочечники . В мозге HCCPD или его метаболит могут реагировать с липидами . Чтобы увидеть дегенеративные эффекты на головной мозг, например, у крыс, животных подвергают воздействию высокой дозы концентрации HCCPD путем вдыхания. При низких уровнях воздействия реактивность HCCPD делает вероятность появления реактивных форм в крови при высоких концентрациях очень низкой. Однако при более высоких дозах вероятность транспортировки реактивного материала через гематоэнцефалический барьер выше.

Кратковременное вдыхание HCCPD смертельно для мышей, крыс, кроликов и морских свинок. животных На смертность могут влиять концентрация и продолжительность воздействия ГХЦПД. Из всех протестированных животных морские свинки оказались наиболее устойчивыми к токсичности соединения. Показано, что почти все биологические системы уязвимы к токсичности ГЦКПД, за исключением гематологической и скелетно-мышечной систем.

Пероральные эффекты

Было обнаружено, что однократные дозы HCCPD умеренно токсичны для животных при пероральном приеме. Однако, поскольку при проведении исследований соединение не было полностью чистым (93,3%), некоторые токсические эффекты можно было отнести на счет примесей, особенно в высоких дозах.

Данные о пероральном воздействии на другие виды мышей и крыс ограничены. Однократное введение высоких доз HCCPD приводило к увеличению усилий по дыханию как у крыс, так и у кроликов. Легочные ткани этих животных были гиперемированы и отечны после введения дозы . Обширное легочное кровотечение возникло после однократного приема несмертельной дозы через 21 день. Более низкие дозы у крыс не вызывали заметных изменений в тканях легких. Высокие дозы также вызвали дегенеративные изменения в сердце. И снова низкие дозы не привели к заметным изменениям в сердечной ткани. Кроме того, у этих крыс и кроликов наблюдалась диарея после однократного перорального приема HCCPD и наблюдались острые некротические поражения в передней части желудка . В экспериментах с повторным воздействием на крысах и мышах воспаление и гиперплазия эпителия . преджелудка наблюдалось Доза имела прямую связь с тяжестью этих эффектов. Это, а также расположение позволяют предположить, что эти эффекты возникают в результате прямого контакта ткани с HCCPD. Масса тела сильно пострадала после перорального приема HCCPD крысами, причем сильнее у самцов, чем у самок.

Кожные эффекты

Увеличение кожных доз показало более короткое время выживания животных. Эффекты на легкие кроликов были изучены в ходе кожных исследований на животных, которые выявили застой крови и жидкости в результате воздействия HCCPD (чистота 93,3%, поэтому снова существует возможность воздействия загрязняющих веществ). Другими эффектами в отношении органов при кожной дозе были дегенеративные изменения в сердце, некроз печени и почечных канальцев и дегенеративные изменения надпочечников.

Форма, в которой ГХЦПД появляется в окружающей среде, в чистом виде или в растворе, оказывает поразительное воздействие на эпидермис кроликов, морских свинок и обезьян. Видны повреждения кожи, а именно обесцвеченная и воспаленная кожа. Когда животные не умирали от этих повреждений, они со временем заживали сами.

Эффекты при вдыхании

ГХЦПД очень токсичен для животных при вдыхании его паров. Никаких исследований смертности на людях не проводилось, но произошел инцидент, связанный с центром очистки сточных вод, где подверглись воздействию люди, из которого получена наиболее значимая информация о людях.

Эффекты при вдыхании человека

Имеются данные о воздействии ГЦЦПД на человека на многочисленные системы органов. Работники очистных сооружений и водоочистной бригады подверглись воздействию после промышленного выброса соединения в окружающую среду. Первоначальная концентрация соединения в воздухе была неизвестна, но позже было установлено, что она находится в диапазоне от 0,27 до 0,97 частей на миллион . Рабочие заметили на заводе странный запах и даже синюю дымку после сильного дождя. Когда некоторые из них обратились за медицинской помощью, выяснилось, что завод загрязнен ГХЦПД, и были проведены многочисленные анализы для документирования этих обстоятельств. Примерно пятая часть работников по очистке сточных вод сообщила о тошноте и спазмах в животе после воздействия в течение периода от 3 до 15 дней. Они также сообщили о респираторных жалобах, таких как боль в горле, кашель и затрудненное дыхание. Однако тесты на функцию легких и рентгенография грудной клетки не выявили никаких отклонений. Рабочие, подвергавшиеся воздействию ГЦКПД в течение длительного времени, сообщали о раздражении дыхательных путей, носа и заложенности носовых пазух , скорее всего, из-за прямого контакта этих тканей с ГЦКПД из воздуха, а не о системном эффекте через легкие.

Кроме того, повышенный уровень лактатдегидрогеназы был обнаружен у 11 из 41 работников очистных сооружений. Эти уровни были не такими высокими у рабочих из бригады по очистке воды, но уровни аспартатаминотрансферазы были повышены у 12 из 97 этих рабочих. Эти ферменты могут указывать на повреждение сердца, а также печени. Однако у обеих групп рабочих не было обнаружено никаких признаков нарушения функции сердца. Повышенные уровни у пациентов снизились через 3 недели.

Эффекты при вдыхании животных

При длительном воздействии между видами лабораторных животных возникают значительные различия. В ходе 13-недельного исследования, где все мыши умерли в первую неделю при воздействии 2 ppm HCCPD в течение 5 дней в неделю, 6 часов в день, крысы, тем не менее, выжили до третьей недели. При очень низком воздействии (0,04 ppm) погибли 3 из 20 мышей и ни одна крыса не умерла. Хроническое воздействие HCCPD в очень низких концентрациях приводило к появлению желто-коричневого пигмента в эпителии легких, трахеи и носа у крыс и мышей. Пигментация не исчезла после прекращения воздействия.

При остром воздействии высоких доз (1 час, 42 ppm) все животные погибли после того, как у них появилось затруднение дыхания и удушье. В тканях легких наблюдались поражения , воспаление , отек и некроз бронхов геморрагические . Однако выздоровление выживших животных было очевидным через 2 недели после лечения.

Функции сердца и желудочно-кишечного тракта , по-видимому, не нарушались после воздействия HCCPD на крыс, мышей и обезьян. умеренная дегенерация печеночной При остром вдыхании наблюдалась ткани. Такая же дегенерация тканей наблюдалась и в более длительных экспериментах с более низкими концентрациями.

История

ГХЦПД является высокотоксичным хлорорганическое соединение, которое впервые было упомянуто как диен в некоторых реакциях Дильса-Альдера в 1930 году. Химическое семейство HCCPD быстро привлекло повышенное внимание после открытия его инсектицидных свойств в 1955 году и широкой коммерциализации. Однако из-за широкого использования инсектициды семейства HCCPD (хлордан, альдрин, дильдрин, эндрин, гептахлор) стали менее эффективными в результате генетических мутаций целевых насекомых. К 1989 году число насекомых, устойчивых к циклодиенам и линдану, приблизилось к 300.

Позже, в 1957 году, было найдено другое применение этого соединения, а именно в качестве антипирена для полиэфиров. Кроме того, HCCPD использовался для создания димера . Этот димер был также известен как « мирекс » или «бокс-димер» и предлагался коммерчески в качестве антипирена для использования в таких полимерах , как полипропилен . В 1970-х годах было показано, что димер мирекса разлагается в окружающей среде до кепона , хорошо известного канцерогена . Это событие вызвало обеспокоенность, и использование Мирекса было полностью прекращено. До этого были разработаны аддукты Дильса-Альдера HCCPD с рядом циклических диенов. Некоторые из этих соединений привлекли коммерческое внимание, например, аддукт ГХЦПД с 1,5-циклооктадиеном , который продавался под названием Дехлоран® плюс . Этот антипирен использовался в полиолефинах и нейлоне , а также в проводах и кабелях из-за его хорошей влагостойкости. Между тем, научные исследования также продемонстрировали его влияние на окружающую среду.

Сегодня почти все производные ГЦКПД запрещены или рассматриваются на предмет запрета в соответствии с положениями Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях . Однако, учитывая, что ГХЦПД является универсальным сырьем для синтеза широкого спектра конечных продуктов, по состоянию на октябрь 2021 года он все еще доступен на коммерческой основе.