Eine Organochlorverbindung, Chlorkohlenstoff oder chlorierter Kohlenwasserstoff, ist eine organische Substanz, die mindestens ein kovalent gebundenes Chloratom enthält, das das chemische Verh alten des Moleküls beeinflusst. Allgemeine Beispiele liefert die Klasse der Chloralkane (Alkane mit einem oder mehreren durch Chlor ersetzten Wasserstoffatomen). Die große strukturelle Vielf alt und die unterschiedlichen chemischen Eigenschaften von Organochloren führen zu einer Vielzahl von Namen und Anwendungen. Organochloride sind sehr nützliche Substanzen in vielen Anwendungen, aber einige von ihnen stellen ein ernsthaftes Umweltproblem dar.
Einfluss auf Eigenschaften
Chlorierung verändert die physikalischen Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen auf verschiedene Weise. Verbindungen sind aufgrund des höheren Atomgewichts von Chlor im Vergleich zu Wasserstoff tendenziell dichter als Wasser. Aliphatische Organochloride sind Alkylierungsmittel, weil das Chlorid die Abgangsgruppe ist.
Bestimmung von Organochlorverbindungen
Viele solcher Verbindungen wurden aus natürlichen Quellen isoliert, von Bakterien bis hin zu Menschen. Chlorierte organische Verbindungen sind in fast jeder Klasse von Biomolekülen zu finden, einschließlich Alkaloide, Terpene, Aminosäuren, Flavonoide, Steroide und Fettsäuren. Organochloride, einschließlich Dioxine, bilden sich in der Hochtemperaturumgebung von Waldbränden, und Dioxine wurden in der konservierten Asche von Blitzbränden gefunden, die älter als synthetische Dioxine waren.
Außerdem wurden verschiedene einfache chlorierte Kohlenwasserstoffe, darunter Dichlormethan, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff, aus Meeresalgen isoliert. Der größte Teil des Chlormethans in der Umwelt wird auf natürliche Weise durch biologischen Abbau, Waldbrände und Vulkane gebildet. Organochlorverbindungen in Öl sind ebenfalls weithin bekannt (gemäß GOST - R 52247-2004).
Epibatidin
Natürliches Organochlor Epibatidin, ein aus Laubfröschen isoliertes Alkaloid, hat eine stark schmerzlindernde Wirkung und regt die Erforschung neuer Schmerzmittel an. Frösche nehmen Epibatidin über ihre Nahrung auf und isolieren es dann auf ihrer Haut. Wahrscheinliche Nahrungsquellen sind Käfer, Ameisen, Milben und Fliegen.
Alkane
Alkane und Arylalkane können radikalisch mit UV-Strahlung chloriert werden. Der Chlorierungsgrad ist jedoch schwierig zu kontrollieren. Arylchloride können durch Friedel-Crafts-Halogenierung unter Verwendung von Chlor und einem Lewis-Säure-Katalysator hergestellt werden. Methoden zur Bestimmung von OrganochlorVerbindungen umfassen einschließlich der Verwendung dieses Katalysators. In dem Artikel werden auch andere Methoden erwähnt.
Die Haloform-Reaktion mit Chlor und Natriumhydroxid ist auch in der Lage, Alkylhalogenide aus Methylketonen und verwandten Verbindungen zu erzeugen. Früher wurde Chloroform auf diese Weise hergestellt.
Chlor addiert Alkene und Alkine an Mehrfachbindungen zu Di- oder Tetrachlorverbindungen.
Alkylchloride
Alkylchloride sind vielseitige Bausteine der organischen Chemie. Obwohl Alkylbromide und -iodide reaktiver sind, sind Alkylchloride weniger teuer und leichter verfügbar. Alkylchloride werden leicht von Nucleophilen angegriffen.
Erhitzen von Alkylhalogeniden mit Natronlauge oder Wasser ergibt Alkohole. Die Reaktion mit Alkoholaten oder Aroxiden ergibt Ester in der Williamson-Ethersynthese; Reaktionen mit Thiolen ergeben Thioether. Alkylchloride reagieren leicht mit Aminen, um substituierte Amine zu bilden. Alkylchloride werden bei der Finkelstein-Reaktion durch weichere Halogenide wie Jodid ersetzt.
Reaktionen mit anderen Pseudohalogeniden wie Azid, Cyanid und Thiocyanat sind ebenfalls möglich. In Gegenwart einer starken Base werden Alkylchloride dehydrohalogeniert, um Alkene oder Alkine zu bilden.
Alkylchloride reagieren mit Magnesium zu Grignard-Reagenzien und wandeln eine elektrophile Verbindung in eine nukleophile um. Die Wurtz-Reaktion verbindet zwei Alkylhalogenide mit Natrium auf reduzierende Weise.
Bewerbung
Die größte AnwendungOrganochlorchemie ist die Herstellung von Vinylchlorid. Die Jahresproduktion im Jahr 1985 betrug etwa 13 Milliarden Kilogramm, die fast vollständig zu Polyvinylchlorid (PVC) verarbeitet wurden. Die Bestimmung von chlororganischen Verbindungen (nach GOST) ist ein Verfahren, das ohne spezielle standardisierte Geräte nicht durchgeführt werden kann.
Die meisten niedermolekularen chlorierten Kohlenwasserstoffe wie Chloroform, Dichlormethan, Dichlorethan und Trichlorethan sind nützliche Lösungsmittel. Diese Lösungsmittel neigen dazu, relativ unpolar zu sein; daher sind sie mit Wasser nicht mischbar und wirksam bei der Reinigung, wie Entfettung und Trockenreinigung. Diese Reinigung gilt auch für Methoden zur Bestimmung von Organochlorverbindungen (Öl und andere Substanzen sind sehr reich an diesen Verbindungen).
Das wichtigste ist Dichlormethan, das hauptsächlich als Lösungsmittel verwendet wird. Chlormethan ist ein Vorläufer von Chlorsilanen und Silikonen. Historisch bedeutend, aber kleiner ist Chloroform, hauptsächlich ein Vorläufer von Chlordifluormethan (CHClF2) und Tetrafluorethen, das bei der Herstellung von Teflon verwendet wird.
Die beiden Hauptgruppen von chlororganischen Insektiziden sind Substanzen wie DDT und chlorierte alicyclische Lösungen. Ihr Wirkungsmechanismus unterscheidet sich geringfügig von Organochlorverbindungen in Öl.
DDT-ähnliche Verbindungen
DDT-ähnliche Substanzen wirken auf das periphere Nervensystem. Im Natriumkanal des Axons verhindern sie das Schließen des Gates nach Aktivierung und Depolarisation. Membranen. Natriumionen sickern durch die Nervenmembran und erzeugen ein destabilisierendes negatives „Postpotential“mit erhöhter Nervenerregbarkeit. Dieses Leck verursacht wiederholte Entladungen im Neuron, entweder spontan oder nach einem einzigen Reiz.
Chlorierte Cyclodiene umfassen Aldrin, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Chlordan und Endosulfan. Eine Expositionsdauer von 2 bis 8 Stunden führt zu einer Abnahme der Aktivität des Zentralnervensystems (ZNS), gefolgt von Reizbarkeit, Zittern und dann Krampfanfällen. Der Wirkungsmechanismus besteht darin, Insektizide an der GABA-Stelle im Gamma-Aminobuttersäure (GABA)-Chlorid-Ionophor-Komplex zu binden, der verhindert, dass Chlorid in den Nerv eindringt.
Weitere Beispiele sind Dicofol, Mirex, Kepon und Pentachlorphenol. Sie können je nach Molekülstruktur entweder hydrophil oder hydrophob sein.
Biphenyle
Polychlorierte Biphenyle (PCBs) waren einst weit verbreitete elektrische Isolatoren und Wärmeübertragungsflüssigkeiten. Ihre Verwendung wurde im Allgemeinen aus gesundheitlichen Gründen eingestellt. PCBs wurden durch polybromierte Diphenylether (PBDEs) ersetzt, die ähnliche Toxizitäts- und Bioakkumulationsprobleme verursachen.
Einige Arten von Organochlorverbindungen sind hochgiftig für Pflanzen oder Tiere, einschließlich Menschen. Dioxine, die durch Verbrennung organischer Stoffe in Gegenwart von Chlor entstehen, sind persistente organische Schadstoffe, die eine Gefahr darstellen, wenn sie in die Umwelt freigesetzt werden, ebenso wie einige Insektizide (wie zwie DDT).
Zum Beispiel reichert sich DDT, das Mitte des 20 Eierschalen) bei einigen Vogelarten. Einige Verbindungen dieser Art, wie z. B. Schwefellost, Stickstofflost und Lewisit, werden aufgrund ihrer Toxizität sogar als chemische Waffen eingesetzt.
Vergiftung mit chlororganischen Verbindungen
Das Vorhandensein von Chlor in einer organischen Verbindung führt jedoch nicht zu Toxizität. Einige Organochloride gelten als sicher genug für die Verwendung in Lebensmitteln und Medikamenten. Beispielsweise enth alten Erbsen und Bohnen das natürliche chlorierte Pflanzenhormon 4-Chlorindol-3-Essigsäure und der Süßstoff Sucralose (Splenda) wird häufig in diätetischen Produkten verwendet.
Stand 2004 waren weltweit mindestens 165 Organochloride zur Verwendung als Arzneimittel zugelassen, darunter das natürliche Antibiotikum Vancomycin, das Antihistaminikum Loratadin (Claritin), das Antidepressivum Sertralin (Zoloft), das Antiepileptikum Lamotrigin (Lamictal), und Inhalationsmedikamente. Anästhetikum Isofluran. Die Kenntnis dieser Verbindungen ist für die Bestimmung von chlororganischen Verbindungen in Öl (nach GOST) erforderlich.
Wissenschaftsergebnisse
Rachel Carson brachte die Pestizid-Toxizität von DDT in ihrem 1962 erschienenen Buch Silent Spring an die Öffentlichkeit. Obwohl viele Länder aufgehört habenDie Verwendung bestimmter Arten von Organochlorverbindungen, wie das US-DDT-Verbot, persistentes DDT, PCBs und andere Organochlorrückstände, werden immer noch bei Menschen und Säugetieren auf der ganzen Welt gefunden, viele Jahre nachdem Produktion und Verwendung eingeschränkt wurden.
In den arktischen Regionen werden besonders hohe Werte bei Meeressäugern gefunden. Diese Chemikalien sind in Säugetieren konzentriert und sogar in der menschlichen Muttermilch zu finden. Bei einigen Meeressäugetierarten, insbesondere solchen, die fettreiche Milch produzieren, neigen Männchen zu viel höheren Konzentrationen, da Weibchen die Konzentrationen reduzieren, indem sie Substanzen während der Laktation an die Nachkommen weitergeben. Diese Stoffe sind auch im Öl zu finden, was bei der Bestimmung von chlororganischen Verbindungen im Öl (nach GOST) zu beachten ist. Es bezieht sich normalerweise auf Pestizide, obwohl es sich auch auf jede Verbindung dieser Art beziehen kann.
Organochlor-Pestizide können nach ihrer molekularen Struktur klassifiziert werden. Cyclopentadien-Pestizide sind aliphatische Ringstrukturen, die von Pentachlorcyclopentadien-Diels-Alder-Reaktionen abgeleitet sind und umfassen Chlordan, Nonachlor, Heptachlor, Heptachlorepoxid, Dieldrin, Aldrin, Endrin, Mirex und Kepon. Andere Unterklassen von Organochlor-Pestiziden sind die DDT-Familie und Hexachlorcyclohexan-Isomere. Alle diese Pestizide haben eine geringe Löslichkeit und Flüchtigkeit und sind resistent gegenüber Abbauprozessen in der Umwelt. Ihre Toxizität und Persistenz in der Umwelt haben zu ihrer geführtEinschränkung oder Aussetzung für die meisten Verwendungen in den Vereinigten Staaten.
Pestizide
Organochlor-Pestizide sind sehr effektiv bei der Abtötung von Schädlingen, insbesondere Insekten. Viele dieser chemischen Produkte werden jedoch von Umweltaktivisten und Verbrauchern aufgrund eines bekannten und inzwischen verbotenen Organochlor-Pestizids negativ wahrgenommen: Dichlordiphenyltrichoethan, besser bekannt als DDT.
Organochlor-Pestizide sind Chemikalien mit Kohlenstoff, Chlor und Wasserstoff. Wie der US Fish and Wildlife Service erklärte, sind Chlor-Kohlenstoff-Bindungen besonders stark, was verhindert, dass diese Chemikalien schnell zerfallen oder sich im Wasser auflösen. Die Chemikalie zieht auch Fett an und reichert sich im Fettgewebe von Tieren an, die sie konsumieren.
Die chemische Langlebigkeit von chlororganischen Pestiziden ist einer der Gründe, warum sie so wirksam wie ein Insektizid und potenziell schädlich sind – sie können Pflanzen für lange Zeit schützen, aber auch im Körper eines Tieres verbleiben.
Zusammen mit DDT hat die US EPA die Verwendung anderer chlororganischer Pestizide wie Aldrin, Dieldrin, Heptachlor, Mirex, Chlordecon und Chlordan verboten. Europa hat in ähnlicher Weise viele Organochlor-Pestizide verboten, aber in diesen beiden Regionen sind Organochlor-Chemikalien immer noch Wirkstoffe in einer Reihe von Schädlingsbekämpfungsmitteln für Haus, Garten und Umwelt. Umwelt, nach der EPA. Organochlor-Pestizide sind auch in Entwicklungsländern auf der ganzen Welt für den landwirtschaftlichen Einsatz sehr beliebt.
Egal, ob Sie Ackerland vermessen, um sicherzustellen, dass es noch mit chlororganischen Sommerpestiziden gefüllt ist, oder Wasser auf chlororganische Verbindungen untersuchen, Tests sind der beste Weg, um herauszufinden, ob diese Chemikalien in Ihrer Nähe vorkommen. Die EPA-Methoden 8250A und 8270B können verwendet werden, um diese Chemikalien zu testen. Das 8250A kann Abfall, Boden und Wasser testen, während das 8270B Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS) verwendet.
Obwohl chlororganische Pestizide am besten dafür bekannt sind, dass sie die Fähigkeit einiger Vögel beeinträchtigen, gesunde Eier zu legen, sind diese Chemikalien dafür bekannt, dass sie Menschen nachteilig beeinflussen, die Pestizide konsumieren oder einatmen. Das versehentliche Einatmen oder der Verzehr von kontaminiertem Fisch oder tierischem Gewebe ist der wahrscheinlichste Aufnahmeweg für chlororganische Pestizide. Um zu bestätigen, dass jemand Anzeichen einer Organochlorvergiftung hat, wird normalerweise Blut oder Urin an eine Universität oder Regierungsbehörde geschickt, die GC/MS verwendet, um auf chemische Verbindungen zu testen.
Vergiftungszeichen
Warnzeichen für die Toxizität von Organochlor-Pestiziden sind Krampfanfälle, Halluzinationen, Husten, Hautausschlag, Erbrechen, Bauchschmerzen, Kopfschmerzen, Verwirrtheit und möglicherweise AtemwegserkrankungenInsuffizienz nach Matthew Wong, PhD, PhD, und Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Obwohl viele dieser Pestizide in den USA und Europa verboten sind, führt ihre Verwendung in anderen Teilen der Welt und die Lagerung in Teilen der USA und Europas zu Situationen, in denen eine Organochlorvergiftung immer noch möglich ist.
Organochlor-Pestizide umfassen eine große Anzahl persistenter Chemikalien, die sowohl wirksam sind als auch weltweit erhebliche Risiken bergen.
Obwohl halogenierte organische Verbindungen in der Natur im Vergleich zu nicht-halogenierten relativ selten sind, wurden viele solcher Verbindungen aus natürlichen Quellen isoliert, von Bakterien bis hin zu Menschen. Es gibt Beispiele für natürliche Chlorverbindungen, die in fast jeder Klasse von Biomolekülen vorkommen, darunter Alkaloide, Terpene, Aminosäuren, Flavonoide, Steroide und Fettsäuren.
Organochloride, einschließlich Dioxine, bilden sich in der Hochtemperaturumgebung von Waldbränden, und Dioxine wurden in der konservierten Asche von Blitzbränden gefunden, die synthetischen Dioxinen vorausgingen. Außerdem wurden verschiedene einfache chlorierte Kohlenwasserstoffe, darunter Dichlormethan, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff, aus Meeresalgen isoliert.
Das meiste Chlormethan in der Umwelt wird auf natürliche Weise durch biologischen Abbau, Waldbrände und Vulkane produziert. Natürliches chlororganisches Epibatidin, ein aus Laubfröschen isoliertes Alkaloid, hat eine starke analgetische Wirkung undregt die Erforschung neuer Schmerzmittel an.
Dioxine
Einige Arten von Organochlorverbindungen sind hochgiftig für Pflanzen oder Tiere, einschließlich Menschen. Dioxine, die entstehen, wenn organische Stoffe in Gegenwart von Chlor verbrannt werden, und einige Insektizide wie DDT sind persistente organische Schadstoffe, die eine Umweltgefährdung darstellen. Beispielsweise führte der übermäßige Einsatz von DDT Mitte des 20. Jahrhunderts, das sich in Tieren anreicherte, zu einem starken Rückgang der Populationen einiger Vögel. Chlorierte Lösungsmittel verursachen bei falscher Handhabung und Entsorgung Probleme mit der Grundwasserverschmutzung.
Einige Organochloride, wie Phosgen, wurden sogar als chemische Kampfstoffe verwendet. Einige der künstlich hergestellten und toxischen Organochloride wie DDT sammeln sich bei jeder Exposition im Körper an und führen schließlich zu tödlichen Mengen, da der Körper sie nicht abbauen oder loswerden kann. Das Vorhandensein von Chlor in einer organischen Verbindung gewährleistet jedoch keineswegs die Toxizität. Viele Organochlorverbindungen sind sicher genug für die Verwendung in Lebensmitteln und Medikamenten.
Zum Beispiel enth alten Erbsen und Bohnen das natürliche chlorierte Pflanzenhormon 4-Chlorindol-3-Essigsäure (4-Cl-IAA) und der Süßstoff Sucralose (Splenda) wird häufig in diätetischen Produkten verwendet. Ab 2004 mindestens 165Organochlorverbindungen zur Verwendung als Arzneimittel, einschließlich des Antihistaminikums Loratadin (Claritin), des Antidepressivums Sertralin (Zoloft), des Antiepileptikums Lamotrigin (Lamiktal) und des Inhalationsanästhetikums Isofluran.
Eröffnung Rachel Carson
Mit Silent Spring (1962) lenkte Rachel Carson die öffentliche Aufmerksamkeit auf das Problem der chlororganischen Toxizität. Während viele Länder die Verwendung einiger Arten dieser Verbindungen schrittweise eingestellt haben (z. B. das US-Verbot von DDT als Ergebnis von Carsons Arbeit), werden persistente Organochloride noch viele Jahre später bei Menschen und Säugetieren auf der ganzen Welt in potenziell schädlichen Mengen beobachtet Produktion. Ihre Nutzung wurde eingeschränkt.
Organochlorverbindungen (nach GOST) sind in der Liste der für den Menschen gefährlichen Stoffe enth alten.
