Jump to content

Хлорорганическая химия



Два изображения хлороформа .

Хлорорганическая химия занимается свойствами хлорорганических соединений , или хлорорганических соединений , органических соединений, содержащих по крайней мере один ковалентно связанный атом хлора . Класс хлоралканов ( алканы с одним или несколькими атомами водорода, замещенными хлором) включает распространенные примеры. Широкое структурное разнообразие и различные химические свойства хлорорганических соединений приводят к широкому спектру названий, применений и свойств. Хлорорганические соединения широко используются во многих сферах, хотя некоторые из них вызывают серьезную экологическую озабоченность, причем ТХДД является одним из самых известных. [ 1 ]

Физические и химические свойства

[ редактировать ]

Хлорирование изменяет физические свойства углеводородов несколькими способами. Эти соединения обычно плотнее воды из-за более высокого атомного веса хлора по сравнению с водородом. Они имеют более высокие температуры кипения и плавления по сравнению с родственными углеводородами. Воспламеняемость снижается при увеличении замещения хлора в углеводородах.

Алифатические хлорорганические соединения часто являются алкилирующими агентами , поскольку хлор может действовать как уходящая группа , что может привести к повреждению клеток.

Естественное явление

[ редактировать ]

Многие хлорорганические соединения были выделены из природных источников, от бактерий до человека. [ 2 ] [ 3 ] Хлорированные органические соединения встречаются почти во всех классах биомолекул и натуральных продуктах, включая алкалоиды , терпены , аминокислоты , флавоноиды , стероиды и жирные кислоты . [ 2 ] [ 4 ] Диоксины , которые представляют особую опасность для здоровья человека и окружающей среды, производятся в условиях высоких температур лесных пожаров и были обнаружены в сохранившейся золе от пожаров, вызванных молниями, которые предшествовали синтетическим диоксинам. [ 5 ] множество простых хлорированных углеводородов, включая дихлорметан , хлороформ и четыреххлористый углерод . Кроме того, из морских водорослей было выделено [ 6 ] Большая часть хлорметана в окружающей среде образуется естественным путем в результате биологического разложения, лесных пожаров и вулканов. [ 7 ]

Природный хлорорганический эпибатидин , алкалоид, выделенный из древесных лягушек, обладает мощным обезболивающим действием и стимулировал исследования новых обезболивающих препаратов. Однако из-за его неприемлемого терапевтического индекса он больше не является предметом исследований потенциального терапевтического применения. [ 8 ] Лягушки получают эпибатидин с пищей, который затем попадает в кожу. Вероятными пищевыми источниками являются жуки, муравьи, клещи и мухи. [ 9 ]

Подготовка

[ редактировать ]

От хлора

[ редактировать ]

Алканы и арилалканы можно хлорировать в условиях свободных радикалов УФ-светом. Однако степень хлорирования трудно контролировать. Арилхлориды могут быть получены галогенированием по Фриделю-Крафтсу с использованием хлора и катализатора кислоты Льюиса . [ 1 ]

Галоформная реакция с использованием хлора и гидроксида натрия также способна генерировать алкилгалогениды из метилкетонов и родственных соединений. Раньше таким образом производился хлороформ.

Хлор также присоединяется к кратным связям алкенов и алкинов, образуя ди- или тетрахлорсоединения.

Реакция с хлористым водородом

[ редактировать ]

Алкены реагируют с хлористым водородом (HCl) с образованием алкилхлоридов. Например, промышленное производство хлорэтана происходит реакцией этилена с HCl:

H 2 C=CH 2 + HCl → CH 3 CH 2 Cl

При оксихлорировании с той же целью вместо более дорогого хлора используется хлористый водород:

СН 2 =СН 2 + 2 HCl + 1 2 О 2 → ClCH 2 CH 2 Cl + H 2 O .

Вторичные и третичные спирты реагируют с хлористым водородом с образованием соответствующих хлоридов. В лаборатории аналогичная реакция с участием хлорида цинка в концентрированной соляной кислоте :

Названная реагентом Лукаса , эта смесь когда-то использовалась в качественном органическом анализе для классификации спиртов.

Другие хлорирующие агенты

[ редактировать ]

Алкилхлориды легче всего получить обработкой спиртов тионилхлоридом (SOCl 2 ) или пентахлоридом фосфора (PCl 5 ), но также обычно сульфурилхлоридом (SO 2 Cl 2 ) и трихлоридом фосфора (PCl 3 ):

ROH + SOCl 2 → RCl + SO 2 + HCl
3 ROH + PCl 3 → 3 RCl + H 3 PO 3
ROH + PCl 5 → RCl + POCl 3 + HCl

В лаборатории тионилхлорид особенно удобен, поскольку побочные продукты газообразны. Альтернативно реакцию Аппеля можно использовать :

Алкилхлориды являются универсальными строительными блоками в органической химии. Хотя алкилбромиды и иодиды более реакционноспособны, алкилхлориды, как правило, менее дороги и более доступны. Алкилхлориды легко подвергаются атаке нуклеофилов.

Нагревание алкилгалогенидов с гидроксидом натрия или водой дает спирты. Реакция с алкоксидами или арилоксидами дает простые эфиры при синтезе эфиров Вильямсона ; реакция с тиолами дает тиоэфиры . Алкилхлориды легко реагируют с аминами с образованием замещенных аминов . Алкилхлориды заменяются более мягкими галогенидами, такими как йодид в реакции Финкельштейна . реакция с другими псевдогалогенидами , такими как азид , цианид и тиоцианат Также возможна . В присутствии сильного основания алкилхлориды подвергаются дегидрогалогенированию с образованием алкенов или алкинов .

Алкилхлориды реагируют с магнием с образованием реактивов Гриньяра , превращая электрофильное соединение в нуклеофильное соединение. Реакция Вюрца восстанавливает два алкилгалогенида до соединения с натрием .

Приложения

[ редактировать ]

Винилхлорид

[ редактировать ]

Крупнейшее применение хлорорганической химии — производство винилхлорида . Годовой объем производства в 1985 году составил около 13 миллионов тонн, почти весь из которых был переработан в поливинилхлорид (ПВХ).

Хлорметаны

[ редактировать ]

Большинство низкомолекулярных хлорированных углеводородов, таких как хлороформ , дихлорметан , дихлорэтен и трихлорэтан , являются полезными растворителями. Эти растворители имеют тенденцию быть относительно неполярными ; поэтому они не смешиваются с водой и эффективны при очистке, например, при обезжиривании и сухой чистке . Ежегодно производится несколько миллиардов килограммов хлорированного метана, в основном за счет хлорирования метана:

CH 4 + x Cl 2 → CH 4−x Cl x + x HCl

Наиболее важным является дихлорметан, который в основном используется в качестве растворителя. Хлорметан является предшественником хлорсиланов и силиконов . Исторически значимым, но меньшим по масштабам является хлороформ, в основном предшественник хлордифторметана (CHClF 2 ) и тетрафторэтена , который используется в производстве тефлона. [ 1 ]

Пестициды

[ редактировать ]

Двумя основными группами хлорорганических инсектицидов являются соединения типа ДДТ и хлорированные алициклические соединения . Их механизм действия немного отличается.

Изоляторы

[ редактировать ]

Полихлорированные дифенилы (ПХБ) когда-то широко использовались в качестве электрических изоляторов и теплоносителей. Их использование в целом прекращено из-за проблем со здоровьем. ПХБ были заменены полибромдифениловыми эфирами (ПБДЭ), которые вызывают аналогичные проблемы токсичности и биоаккумуляции . [ нужна ссылка ]

Токсичность

[ редактировать ]

Некоторые типы хлорорганических соединений обладают значительной токсичностью для растений и животных, включая человека. Диоксины, образующиеся при сжигании органических веществ в присутствии хлора, представляют собой стойкие органические загрязнители , которые представляют опасность при попадании в окружающую среду, как и некоторые инсектициды (например, ДДТ ). Например, ДДТ, который широко использовался для борьбы с насекомыми в середине 20-го века, также накапливается в пищевых цепях, как и его метаболиты ДДЕ и ДДД , и вызывает репродуктивные проблемы (например, истончение яичной скорлупы) у некоторых видов птиц. [ 12 ] ДДТ также создает дополнительные проблемы для окружающей среды, поскольку он чрезвычайно мобилен, его следы обнаруживаются даже в Антарктиде, несмотря на то, что это химическое вещество там никогда не использовалось. Некоторые хлорорганические соединения, такие как сернистый иприт , азотистый иприт и люизит даже используются в качестве химического оружия , из-за своей токсичности .

Однако наличие хлора в органическом соединении не гарантирует токсичности. Некоторые хлорорганические соединения считаются достаточно безопасными для употребления в пищу и лекарства. Например, горох и фасоль содержат природный хлорированный растительный гормон 4-хлориндол-3-уксусную кислоту (4-Cl-IAA); [ 13 ] [ 14 ] а подсластитель сукралоза (Splenda) широко используется в диетических продуктах. По состоянию на 2004 год По крайней мере, 165 хлорорганических соединений были одобрены во всем мире для использования в качестве фармацевтических препаратов, включая природный антибиотик ванкомицин , антигистаминный препарат лоратадин (Кларитин), антидепрессант сертралин (Золофт), противоэпилептический ламотриджин (Ламиктал) и ингаляционный анестетик изофлуран . [ 15 ]

Рэйчел Карсон довела до сведения общественности проблему токсичности пестицидов ДДТ в своей книге « Тихая весна» 1962 года . Хотя многие страны постепенно отказались от использования некоторых типов хлорорганических соединений, например, запрет на ДДТ в США, стойкие остатки ДДТ, ПХД и других хлорорганических соединений по-прежнему обнаруживаются в организме людей и млекопитающих по всей планете спустя много лет после того, как производство и использование были ограничены. . В арктических районах особенно высокие уровни наблюдаются у морских млекопитающих . Эти химические вещества концентрируются у млекопитающих и даже обнаруживаются в грудном молоке человека. У некоторых видов морских млекопитающих, особенно тех, которые производят молоко с высоким содержанием жира, самцы обычно имеют гораздо более высокие уровни, поскольку самки снижают их концентрацию, передавая их потомству в результате лактации. [ 16 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с Россберг, Манфред; Лендл, Вильгельм; Пфляйдерер, Герхард; Тёгель, Адольф; Дреер, Эберхард-Людвиг; Лангер, Эрнст; Рассартс, Хайнц; Кляйншмидт, Питер; Страк, Хайнц; Кук, Ричард; Бек, Уве; Липпер, Карл-Август; Торкельсон, Теодор Р.; Лёзер, Экхард; Бэг, Клаус К.; Манн, Тревор (2006). «Хлорированные углеводороды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a06_233.pub2 . ISBN  3527306730 .
  2. ^ Перейти обратно: а б Клаудия Вагнер, Мустафа Эль Омари, Габриэле М. Кениг (2009). «Биогалогенирование: природный способ синтеза галогенированных метаболитов». Дж. Нэт. Прод . 72 (3): 540–553. дои : 10.1021/np800651m . ПМИД   19245259 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Гордон В. Гриббл (1999). «Разнообразие встречающихся в природе броморганических соединений». Обзоры химического общества . 28 (5): 335–346. дои : 10.1039/a900201d .
  4. ^ Кьелд К. Энгвильд (1986). «Хлорсодержащие природные соединения в высших растениях». Фитохимия . 25 (4): 7891–791. дои : 10.1016/0031-9422(86)80002-4 .
  5. ^ Гриббл, GW (1994). «Природное производство хлорированных соединений». Экологические науки и технологии . 28 (7): 310А–319А. Бибкод : 1994EnST...28..310G . дои : 10.1021/es00056a712 . ПМИД   22662801 .
  6. ^ Гриббл, GW (1996). «Природные галогенорганические соединения - комплексный обзор». Прогресс в химии органических природных продуктов . 68 (10): 1–423. дои : 10.1021/np50088a001 . ПМИД   8795309 .
  7. ^ Заявление общественного здравоохранения - Хлорметан , Центры по контролю заболеваний , Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний.
  8. ^ Шварц, Джо (2012). Правильная химия . Случайный дом. ISBN  9780385671606 .
  9. ^ Элизабет Нортон Лесли (1999). «Иметь их токсины и есть их тоже» Изучение природных источников химической защиты многих животных дает новое понимание природной аптечки». Бионаука . 45 (12): 945–950. дои : 10.1525/bisi.1999.49.12.945 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Дж. Р. Коутс (июль 1990 г.). «Механизмы токсического действия и взаимосвязи структура-активность хлорорганических и синтетических пиретроидных инсектицидов» . Перспективы гигиены окружающей среды . 87 : 255–262. дои : 10.1289/ehp.9087255 . ПМЦ   1567810 . ПМИД   2176589 .
  11. ^ Роберт Л. Меткалф «Борьба с насекомыми» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана Wiley-VCH, Винхайм, 2002. дои : 10.1002/14356007.a14_263
  12. ^ Коннелл, Д.; и др. (1999). Введение в экотоксикологию . Блэквелл Наука. п. 68. ИСБН  978-0-632-03852-7 .
  13. ^ Плесс, Таня; Беттгер, Майкл; Хедден, Питер; Гребе, Ян (1984). «Наличие 4-Cl-индолуксусной кислоты в бобах и корреляция ее уровня с развитием семян» . Физиология растений . 74 (2): 320–3. дои : 10.1104/стр.74.2.320 . ПМЦ   1066676 . ПМИД   16663416 .
  14. ^ Магнус, Волкер; Озга, Джоселин А; Райнеке, Деннис М; Пирсон, Джеральд Л; Ларю, Томас А; Коэн, Джерри Д; Бреннер, Марк Л. (1997). «4-хлориндол-3-уксусная и индол-3-уксусная кислоты Pisum sativum » . Фитохимия . 46 (4): 675–681. дои : 10.1016/S0031-9422(97)00229-X .
  15. ^ Отчет о данных о лекарствах MDL (MDDR), Elsevier MDL, версия 2004.2.
  16. ^ Диерауф; Галланд, ред. (2001). Медицина морских млекопитающих . ЦРК Пресс. ISBN  9781420041637 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9bf658ad4418758ba5298d137aa5eeab__1718968080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9b/ab/9bf658ad4418758ba5298d137aa5eeab.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Organochlorine chemistry - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)