Halocarbon - Halocarbon

Halocarbon związkami są związki chemiczne , w których jeden lub więcej atomów węgla, są połączone za pomocą wiązań kowalencyjnych z jednym lub większą liczbą halogenów węgla ( atom fluoru , chloru , bromu lub jodu,  - grupa 17 ), co powoduje powstawanie związków fluoroorganicznych , związków chloroorganicznych , związkach bromowanych i organoiodine związki . Halowęglowodory chloru są najbardziej powszechne i nazywane są chlorkami organicznymi .

Wiele syntetycznych związków organicznych, takich jak polimery z tworzyw sztucznych i kilka naturalnych, zawiera atomy halogenów; są one znane jako chlorowcowane związki lub organohalogens . Chloroorganiczne są najczęściej stosowanymi przemysłowo organohalogenkami, chociaż inne organohalogenki są powszechnie stosowane w syntezie organicznej. Z wyjątkiem niezwykle rzadkich przypadków, organohalogenki nie są produkowane biologicznie, ale wiele farmaceutyków to organohalogenki. Warto zauważyć, że wiele farmaceutyków, takich jak Prozac, ma grupy trifluorometylowe .

Aby uzyskać informacje na temat chemii nieorganicznych halogenków, zobacz halogenki .

Rodziny chemiczne

Przykłady organohalogenów-chlorków

Halowęglowodory są zazwyczaj klasyfikowane w taki sam sposób jak związki organiczne o podobnej strukturze , które mają atomy wodoru zajmujące miejsca cząsteczkowe atomów halogenu w halowęglowodorach. Wśród rodzin chemicznych są:

W chlorowca węgla w fluorowcowęglowodorowe cząsteczek są często nazywane „ podstawniki ”, jako że te atomy, które nie zostały podstawione wodorem węgla. Jednakże chlorowcowane węglowodory wytwarza się w różny sposób, że nie obejmują bezpośrednie podstawienie atomów fluorowca do wodoru .

Historia i kontekst

Kilka halowęglowodorów jest produkowanych w ogromnych ilościach przez mikroorganizmy. Na przykład szacuje się, że organizmy morskie wytwarzają rocznie kilka milionów ton bromku metylu . Większość halowęglowodorów spotykanych w życiu codziennym – rozpuszczalniki, leki, tworzywa sztuczne – jest wytwarzana przez człowieka. Pierwszą syntezę halowęglowodorów osiągnięto na początku XIX wieku. Produkcja zaczęła przyspieszać, gdy odkryto ich użyteczne właściwości jako rozpuszczalników i środków znieczulających. Rozwój tworzyw sztucznych i syntetycznych elastomerów doprowadził do znacznego rozszerzenia skali produkcji. Znaczny odsetek leków to halowęglowodory.

Naturalne halowęglowodory

Duża ilość naturalnie występujących halowęglowodorów powstaje w wyniku pożaru drewna, np. dioksyn lub aktywności wulkanicznej. Drugim dużym źródłem są algi morskie, które wytwarzają kilka związków zawierających chlorowany metan i etan . Znanych jest kilka tysięcy złożonych halowęglowodorów, produkowanych głównie przez gatunki morskie. Chociaż związki chloru stanowią większość odkrytych związków, znaleziono również bromki, jodki i fluorki. Dibromoindygo , który jest dibromoindigo jest reprezentatywny dla bromków, a tyroksyna wydzielane z gruczołu tarczowego jest jodek i wysoce toksyczne fluorooctan jest jedną z niewielu organofluorides. Ci trzej przedstawiciele, tyroksyna z ludzi, tyryjska purpura ze ślimaków i fluorooctan z roślin, również pokazują, że niespokrewnione gatunki wykorzystują halowęglowodory do kilku celów.

Związki jodoorganiczne, w tym pochodne biologiczne

Związki jodoorganiczne, zwane jodkami organicznymi , mają podobną strukturę do związków chloroorganicznych i bromoorganicznych, ale wiązanie CI jest słabsze. Znanych jest wiele jodków organicznych, ale niewiele z nich ma duże znaczenie przemysłowe. Związki jodkowe produkowane są głównie jako suplementy diety.

W tyroksyny hormony są istotne dla zdrowia ludzkiego, stąd przydatność jodowanej soli .

Sześć mg jodku dziennie można stosować w leczeniu pacjentów z nadczynnością tarczycy ze względu na jego zdolność do hamowania procesu organizowania syntezy hormonów tarczycy, tzw. efekt Wolffa-Chaikoffa . Przed 1940 r. dominującymi środkami przeciwtarczycowymi były jodki. Przy dużych dawkach, jodki zahamowania proteolizy z tyroglobulina , który umożliwia TH być syntetyzowane i przechowywane w koloidu , ale nie do krwiobiegu.

To leczenie jest obecnie rzadko stosowane jako samodzielna terapia, pomimo szybkiej poprawy stanu pacjentów bezpośrednio po podaniu. Główna wada leczenia jodkiem polega na tym, że gromadzą się nadmierne zapasy TH, co spowalnia początek działania tioamidów (blokerów syntezy TH). Ponadto funkcjonalność jodków zanika po wstępnym okresie leczenia. Problemem jest również „ucieczka z bloku”, ponieważ nadmiar zmagazynowanego TH może gwałtownie wzrosnąć po przerwaniu leczenia.

Zastosowania

Pierwszym komercyjnie stosowanym halocarbonem była purpura tyryjska , naturalny organobromek ślimaka morskiego Murex brandaris .

Powszechne zastosowania halowęglowodorów to rozpuszczalniki , pestycydy , czynniki chłodnicze , oleje ognioodporne , składniki elastomerów , kleje i uszczelniacze , powłoki elektroizolacyjne , plastyfikatory i tworzywa sztuczne . Wiele halowęglowodorów ma specjalistyczne zastosowania w przemyśle. Jeden halocarbon, sukraloza , jest słodzikiem.

Zanim stały się ściśle regulowane, opinia publiczna często spotykała się z haloalkanami jako rozpuszczalnikami do farb i czyszczenia, takimi jak trichloroetan (1,1,1-trichloroetan) i tetrachlorek węgla (tetrachlorometan), pestycydy, takie jak 1,2-dibromoetan (EDB, dibromek etylenu), oraz czynniki chłodnicze, takie jak Freon-22 ( znak towarowy duPont dla chlorodifluorometanu). Niektóre haloalkany, takie jak chlorek metylenu (dichlorometan) i jako czynniki chłodnicze, takie jak R-134a ( 1,1,1,2-tetrafluoroetan ), są nadal szeroko stosowane do czyszczenia przemysłowego .

Jako rozpuszczalniki stosowano również halogenoalkeny , w tym perchloroetylen (Perc, tetrachloroeten), szeroko rozpowszechniony w pralniach na sucho, oraz trichloroetylen (TCE, 1,1,2-trichloroeten). Inne haloalkeny są chemicznymi elementami budulcowymi tworzyw sztucznych, takich jak polichlorek winylu („winyl” lub PVC, spolimeryzowany chloroeten) i Teflon ( znak towarowy firmy duPont dla spolimeryzowanego tetrafluoroetenu, PTFE ).

Haloaromatyki obejmują dawne Aroclors ( znak towarowy Monsanto Company dla polichlorowanych bifenyli , PCB), niegdyś szeroko stosowane w transformatorach mocy i kondensatorach oraz w uszczelnieniach budowlanych, dawne Halowaxes ( znak towarowy Union Carbide dla polichlorowanych naftalenów , PCN), niegdyś używane do izolacji elektrycznej oraz te chlorowane i ich pochodne, stosowane dla środków dezynfekcyjnych , pestycydy , takie jak dichloro-difenylo-trichloroetan ( DDT , 1,1,1-trichloro-2,2-bis (p-chlorofenylo) etan), herbicydy , takie jak 2,4-D kwas (2,4-dichlorofenoksyoctowy), dielektryki askarelowe (zmieszane z PCB, nieużywane już w większości krajów) oraz surowce chemiczne.

Kilka halogenków, w tym halogenki kwasowe, takie jak chlorek acetylu , jest wysoce reaktywnych ; rzadko można je znaleźć poza przetwarzaniem chemicznym. Powszechne zastosowania halowęglowodorów często wynikały z obserwacji, że większość z nich była bardziej stabilna niż inne substancje. Mogą być mniej podatne na kwasy lub zasady; mogą nie płonąć tak łatwo; nie mogą być atakowane przez bakterie lub pleśnie ; lub mogą nie być tak bardzo dotknięte przez ekspozycję na słońce.

Zagrożenia

Stabilność halocarbonów sprzyjała przekonaniu, że są one w większości nieszkodliwe, chociaż w połowie lat dwudziestych lekarze donosili o pracownikach przy produkcji polichlorowanego naftalenu (PCN) cierpiących na trądzik chlorowy ( Teleky 1927 ), a pod koniec lat trzydziestych wiadomo było, że pracownicy narażeni na PCN mogą umrzeć z powodu choroby wątroby ( Flinn i Jarvik 1936 ) i że DDT zabije komary i inne owady ( Müller 1948 ). Do lat pięćdziesiątych pojawiło się kilka raportów i badań dotyczących zagrożeń w miejscu pracy. Na przykład w 1956 roku, po przetestowaniu olejów hydraulicznych zawierających polichlorowane bifenyle (PCB) , US Navy odkryła, że ​​kontakt ze skórą powodował śmiertelną chorobę wątroby u zwierząt i odrzucił je jako „zbyt toksyczne do stosowania w łodzi podwodnej ” ( Owens v. Monsanto 2001 ).

Stężenie atmosferyczne kilku halowęglowodorów, lata 1978-2015.

W 1962 roku książka amerykańskiej biolog Rachel Carson ( Carson 1962 ) wywołała burzę obaw o zanieczyszczenie środowiska , początkowo skupiając się na DDT i innych pestycydach , niektóre z nich także halowęglowodory. Obawy te zostały spotęgowane, gdy w 1966 szwedzki chemik Soren Jensen doniósł o powszechnych pozostałościach PCB wśród ryb i ptaków arktycznych i subarktycznych ( Jensen 1966 ). W 1974 r. meksykański chemik Mario Molina i amerykański chemik Sherwood Rowland przewidzieli, że popularne czynniki chłodnicze zawierające halogeny , chlorofluorowęglowodory (CFC), akumulują się w górnych warstwach atmosfery i niszczą ochronny ozon ( Molina i Rowland 1974 ). W ciągu kilku lat nad Antarktydą zaobserwowano zubożenie warstwy ozonowej , co doprowadziło do zakazów produkcji i stosowania chlorofluorowęglowodorów w wielu krajach. W 2007 roku Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) stwierdził, że halowęglany są bezpośrednią przyczyną globalnego ocieplenia .

Od lat 70. istniały długotrwałe, nierozwiązane kontrowersje dotyczące potencjalnych zagrożeń dla zdrowia związanych z trichloroetylenem (TCE) i innymi rozpuszczalnikami halowęglowymi , które były szeroko stosowane w czyszczeniu przemysłowym ( Anderson v. Grace 1986 ) ( Scott & Cogliano 2000 ) ( Narodowa Akademia Nauk w USA). 2004 ) ( Stany Zjednoczone 2004 ). Ostatnio kwas perfluorooktanowy (PFOA), prekursor w najpopularniejszym procesie produkcyjnym dla teflonu, a także używany do wytwarzania powłok do tkanin i opakowań żywności, stał się problemem zdrowotnym i środowiskowym począwszy od 2006 roku ( Stany Zjednoczone i 2010 (rozpoczęty w 2006) ) , co sugeruje, że halowęglowodory, choć uważane za jedne z najbardziej obojętnych, mogą również stanowić zagrożenie.

Halowęglowodory, w tym te, które same w sobie mogą nie stanowić zagrożenia, mogą stwarzać problemy z usuwaniem odpadów . Ponieważ nie ulegają one łatwo degradacji w środowisku naturalnym, halowęglowodory mają tendencję do gromadzenia się. Spalanie i przypadkowe pożary mogą tworzyć korozyjne produkty uboczne, takie jak kwas solny i kwas fluorowodorowy oraz trucizny, takie jak chlorowcowane dioksyny i furany . Gatunki Desulfitobacterium są badane pod kątem ich potencjału w bioremediacji halogenowych związków organicznych.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Linki zewnętrzne