Un composto organoclorurato, clorocarburo o idrocarburo clorurato, è una sostanza organica contenente almeno un atomo di cloro legato in modo covalente che influisce sul comportamento chimico della molecola. La classe dei cloroalcani (alcani con uno o più atomi di idrogeno sostituiti da cloro) fornisce esempi generali. L'ampia diversità strutturale e le diverse proprietà chimiche degli organoclorurati portano a un'ampia gamma di nomi e applicazioni. I cloruri di organo sono sostanze molto utili in molte applicazioni, ma alcune di esse rappresentano un serio problema ambientale.
Influenza sulle proprietà
La clorazione cambia le proprietà fisiche degli idrocarburi in diversi modi. I composti tendono ad essere più densi dell'acqua a causa del peso atomico più elevato del cloro rispetto all'idrogeno. Gli organocloruri alifatici sono agenti alchilanti perché il cloruro è il gruppo uscente.
Determinazione dei composti organoclorurati
Molti di questi composti sono stati isolati da fonti naturali, dai batteri agli esseri umani. I composti organici clorurati si trovano in quasi tutte le classi di biomolecole, inclusi alcaloidi, terpeni, amminoacidi, flavonoidi, steroidi e acidi grassi. Gli organocloruri, comprese le diossine, si formano nell'ambiente ad alta temperatura degli incendi e sono state trovate diossine nelle ceneri conservate dai fulmini precedenti alle diossine sintetiche.
Inoltre, dalle alghe sono stati isolati vari idrocarburi clorurati semplici, tra cui diclorometano, cloroformio e tetracloruro di carbonio. La maggior parte del clorometano nell'ambiente si forma naturalmente attraverso la biodegradazione, gli incendi boschivi e i vulcani. Anche i composti organoclorurati nell'olio sono ampiamente conosciuti (secondo GOST - R 52247-2004).
Epibatidina
L'epibatidina organoclorurata naturale, un alcaloide isolato dalle raganelle, ha un forte effetto analgesico e stimola la ricerca di nuovi farmaci antidolorifici. Le rane assumono l'epibatidina attraverso il loro cibo e poi la isolano sulla loro pelle. Le probabili fonti di cibo sono scarafaggi, formiche, acari e mosche.
Alcani
Alcani e arilalcani possono essere clorurati in condizioni di radicali liberi con radiazioni ultraviolette. Tuttavia, il grado di clorazione è difficile da controllare. I cloruri arilici possono essere preparati mediante alogenazione di Friedel-Crafts usando cloro e un catalizzatore acido di Lewis. Metodi per la determinazione dell'organoclorurocomposti includono compreso l'uso di questo catalizzatore. Nell'articolo sono menzionati anche altri metodi.
La reazione dell'aloformio che utilizza cloro e idrossido di sodio è anche in grado di generare alogenuri alchilici da metilchetoni e composti correlati. Il cloroformio era precedentemente prodotto in questo modo.
Il cloro aggiunge alcheni e alchini a legami multipli, dando composti di- o tetracloro.
Cloruri alchilici
I cloruri alchilici sono elementi costitutivi versatili in chimica organica. Sebbene i bromuri e gli ioduri alchilici siano più reattivi, i cloruri alchilici sono meno costosi e più facilmente disponibili. I cloruri alchilici sono facilmente attaccati dai nucleofili.
Il riscaldamento degli alogenuri alchilici con idrossido di sodio o acqua produce alcoli. La reazione con alcossidi o arossidi dà esteri nella sintesi dell'etere di Williamson; le reazioni con i tioli danno tioeteri. I cloruri alchilici reagiscono prontamente con le ammine per formare ammine sostituite. I cloruri alchilici sono sostituiti da alogenuri più morbidi come lo ioduro nella reazione di Finkelstein.
Sono possibili anche reazioni con altri pseudoalogenuri come azide, cianuro e tiocianato. In presenza di una base forte, i cloruri alchilici subiscono deidroalogenazione per formare alcheni o alchini.
I cloruri alchilici reagiscono con il magnesio per formare i reagenti di Grignard, convertendo un composto elettrofilo in uno nucleofilo. La reazione di Wurtz combina due alogenuri alchilici con sodio in modo riducente.
Applicazione
L'applicazione più grandela chimica organoclorurata è la produzione di cloruro di vinile. La produzione annuale nel 1985 era di circa 13 miliardi di chilogrammi, quasi tutti convertiti in cloruro di polivinile (PVC). La determinazione dei composti organoclorurati (secondo GOST) è un processo che non può essere eseguito senza attrezzature standardizzate speciali.
La maggior parte degli idrocarburi clorurati a basso peso molecolare come cloroformio, diclorometano, dicloroetano e tricloroetano sono utili solventi. Questi solventi tendono ad essere relativamente non polari; pertanto sono immiscibili con l'acqua e sono efficaci nelle pulizie come sgrassaggio e lavaggio a secco. Questa purificazione si applica anche ai metodi per la determinazione dei composti organoclorurati (l'olio e altre sostanze sono molto ricchi di questi composti).
Il più importante è il diclorometano, che viene utilizzato principalmente come solvente. Il clorometano è un precursore dei clorosilani e dei siliconi. Storicamente significativo ma più piccolo è il cloroformio, principalmente un precursore del clorodifluorometano (CHClF2) e del tetrafluoroetene, utilizzato nella produzione del teflon.
I due gruppi principali di insetticidi organoclorurati sono sostanze come il DDT e le soluzioni alicicliche clorurate. Il loro meccanismo d'azione è leggermente diverso dai composti organoclorurati presenti nell'olio.
Composti simili al DDT
Le sostanze simili al DDT agiscono sul sistema nervoso periferico. Nel canale del sodio dell'assone, impediscono la chiusura del gate dopo l'attivazione e la depolarizzazione.membrane. Gli ioni di sodio filtrano attraverso la membrana nervosa e creano un "potenziale post" negativo destabilizzante con una maggiore eccitabilità del nervo. Questa perdita provoca scariche ripetute nel neurone, spontaneamente o dopo un singolo stimolo.
I ciclodieni clorurati includono aldrin, dieldrin, endrin, eptacloro, clordano ed endosulfan. La durata dell'esposizione da 2 a 8 ore porta a una diminuzione dell'attività del sistema nervoso centrale (SNC), seguita da irritabilità, tremori e quindi convulsioni. Il meccanismo d'azione consiste nel legare gli insetticidi nel sito GABA nel complesso ionoforo cloruro dell'acido gamma-aminobutirrico (GABA), che impedisce al cloruro di entrare nel nervo.
Altri esempi includono dicofol, mirex, kepon e pentaclorofenolo. Possono essere idrofili o idrofobici, a seconda della loro struttura molecolare.
Bifenili
I policlorobifenili (PCB) erano un tempo isolanti elettrici e fluidi termovettori ampiamente utilizzati. Il loro uso è stato generalmente interrotto a causa di problemi di salute. I PCB sono stati sostituiti da eteri di difenile polibromurati (PBDE), che causano problemi simili di tossicità e bioaccumulo.
Alcuni tipi di composti organoclorurati sono altamente tossici per piante o animali, compreso l'uomo. Le diossine, prodotte bruciando materia organica in presenza di cloro, sono inquinanti organici persistenti che rappresentano un pericolo se rilasciati nell'ambiente, così come alcuni insetticidi (comecome DDT).
Ad esempio, il DDT, ampiamente utilizzato per il controllo degli insetti a metà del XX secolo, si accumula anche nelle catene alimentari, come i suoi metaboliti DDE e DDD, e causa problemi al sistema riproduttivo (ad esempio, assottigliamento gusci d'uovo) in alcune specie di uccelli. Alcuni composti di questo tipo, come senape di zolfo, senape di azoto e lewisite, sono persino usati come armi chimiche a causa della loro tossicità.
Intossicazione da composti organoclorurati
Tuttavia, la presenza di cloro in un composto organico non fornisce tossicità. Alcuni organocloruri sono considerati abbastanza sicuri per l'uso di alimenti e droghe. Ad esempio, piselli e fagioli contengono l'ormone vegetale clorurato naturale acido 4-clorindolo-3-acetico e il dolcificante sucralosio (Splenda) è ampiamente utilizzato nei prodotti dietetici.
Nel 2004, almeno 165 organocloruri sono stati approvati in tutto il mondo per l'uso come prodotti farmaceutici, tra cui l'antibiotico naturale vancomicina, l'antistaminico loratadina (Claritin), l'antidepressivo sertralina (Zoloft), l'antiepilettico lamotrigina (Lamictal), e farmaci per inalazione. isoflurano anestetico. È necessario conoscere questi composti per determinare i composti organoclorurati nell'olio (secondo GOST).
Risultati degli scienziati
Rachel Carson ha reso pubblica la tossicità dei pesticidi del DDT nel suo libro Silent Spring del 1962. Sebbene molti paesi abbiano interrottol'uso di alcuni tipi di composti organoclorurati, come il divieto statunitense del DDT, il DDT persistente, i PCB e altri residui organoclorurati, si trovano ancora negli esseri umani e nei mammiferi in tutto il pianeta, molti anni dopo la limitazione della produzione e dell'uso.
Nelle regioni artiche si trovano livelli particolarmente elevati nei mammiferi marini. Queste sostanze chimiche sono concentrate nei mammiferi e si trovano persino nel latte materno umano. In alcune specie di mammiferi marini, in particolare quelli che producono latte ricco di grassi, i maschi tendono ad avere livelli molto più elevati poiché le femmine riducono le concentrazioni trasmettendo sostanze alla prole attraverso l'allattamento. Inoltre, queste sostanze possono essere trovate nell'olio, che è importante considerare quando si determinano i composti organoclorurati nell'olio (secondo GOST). Di solito si riferisce a pesticidi, sebbene possa anche riferirsi a qualsiasi composto di questo tipo.
I pesticidi organoclorurati possono essere classificati in base alle loro strutture molecolari. I pesticidi ciclopentadiene sono strutture ad anello alifatiche derivate dalle reazioni Pentaclorociclopentadiene Diels-Alder e includono clordano, nonacloro, eptacloro, eptacloro epossido, dieldrin, aldrin, endrin, mirex e kepon. Altre sottoclassi di pesticidi organoclorurati sono la famiglia DDT e gli isomeri dell'esaclorocicloesano. Tutti questi pesticidi hanno una bassa solubilità e volatilità e sono resistenti ai processi di degradazione nell'ambiente. La loro tossicità e persistenza nell'ambiente hanno portato alla lororestrizione o sospensione per la maggior parte degli usi negli Stati Uniti.
Pesticidi
I pesticidi organoclorurati sono molto efficaci nell'uccidere i parassiti, in particolare gli insetti. Ma molti di questi prodotti chimici sono percepiti negativamente dagli attivisti ambientali e dai consumatori a causa di un pesticida organoclorurato ben noto e ora bandito: il diclorodifeniltricoetano, meglio noto come DDT.
I pesticidi organoclorurati sono sostanze chimiche con carbonio, cloro e idrogeno. Come spiegato dall'US Fish and Wildlife Service, i legami cloro-carbonio sono particolarmente forti, il che impedisce a queste sostanze chimiche di decomporsi o dissolversi rapidamente nell'acqua. La sostanza chimica attira anche il grasso e si accumula nel tessuto adiposo degli animali che lo consumano.
La longevità chimica dei pesticidi organoclorurati è uno dei motivi per cui è efficace quanto un insetticida e potenzialmente dannoso: può proteggere le colture per lungo tempo, ma può anche rimanere nel corpo di un animale.
Insieme al DDT, l'EPA statunitense ha vietato l'uso di altri pesticidi organoclorurati come aldrin, dieldrin, eptacloro, mirex, clordecone e clordano. Allo stesso modo, l'Europa ha bandito molti pesticidi organoclorurati, ma in entrambe queste regioni le sostanze chimiche organoclorurate sono ancora ingredienti attivi in numerosi prodotti per il controllo dei parassiti domestici, del giardino e dell'ambiente.ambiente, secondo l'EPA. I pesticidi organoclorurati sono anche estremamente popolari nei paesi in via di sviluppo di tutto il mondo per uso agricolo.
Che tu stia esaminando un terreno agricolo per assicurarti che sia ancora pieno di pesticidi organoclorurati estivi o controllando l'acqua per i composti organoclorurati, il test è il modo migliore per scoprire se queste sostanze chimiche sono vicino a te. I metodi EPA 8250A e 8270B possono essere utilizzati per testare queste sostanze chimiche. L'8250A può testare rifiuti, suolo e acqua, mentre l'8270B utilizza la gascromatografia/spettrometria di massa (GC/MS).
Sebbene i pesticidi organoclorurati siano meglio conosciuti per danneggiare la capacità di alcuni uccelli di deporre uova sane, è noto che queste sostanze chimiche influiscono negativamente sugli esseri umani che consumano o inalano pesticidi. L'inalazione o il consumo accidentale di pesci o tessuti animali contaminati è la via più probabile di ingestione di pesticidi organoclorurati. Per confermare che qualcuno ha segni di avvelenamento da organocloruro, il sangue o l'urina vengono solitamente inviati a un'università o a un'agenzia governativa che utilizza GC/MS per testare i composti chimici.
Segni di avvelenamento
Segnali di avvertimento di tossicità da pesticidi organoclorurati includono convulsioni, allucinazioni, tosse, eruzioni cutanee, vomito, dolore addominale, mal di testa, confusione e possibilmente respirazioneinsufficienza secondo Matthew Wong, PhD, PhD e Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Sebbene ci siano divieti su molti di questi pesticidi negli Stati Uniti e in Europa, il loro uso in altre parti del mondo e lo stoccaggio in alcune parti degli Stati Uniti e dell'Europa creano situazioni in cui l'avvelenamento da organoclorurati è ancora possibile.
I pesticidi organoclorurati includono un gran numero di sostanze chimiche persistenti che sono efficaci e comportano rischi significativi in tutto il mondo.
Sebbene i composti organici alogenati siano relativamente rari in natura rispetto a quelli non alogenati, molti di questi composti sono stati isolati da fonti naturali, dai batteri all'uomo. Ci sono esempi di composti naturali del cloro che si trovano in quasi tutte le classi di biomolecole, inclusi alcaloidi, terpeni, amminoacidi, flavonoidi, steroidi e acidi grassi.
I cloruri organici, comprese le diossine, si formano nell'ambiente ad alta temperatura degli incendi boschivi e le diossine sono state trovate nelle ceneri conservate dei fulmini che hanno preceduto le diossine sintetiche. Inoltre, dalle alghe sono stati isolati vari idrocarburi clorurati semplici, tra cui diclorometano, cloroformio e tetracloruro di carbonio.
La maggior parte del clorometano nell'ambiente è prodotta naturalmente dalla biodegradazione, dagli incendi boschivi e dai vulcani. L'epibatidina organoclorurata naturale, un alcaloide isolato dalle raganelle, ha un forte effetto analgesico estimola la ricerca su nuovi farmaci per il dolore.
Diossine
Alcuni tipi di composti organoclorurati sono altamente tossici per piante o animali, compreso l'uomo. Le diossine, che si formano quando la materia organica viene bruciata in presenza di cloro, e alcuni insetticidi, come il DDT, sono inquinanti organici persistenti che rappresentano un pericolo per l'ambiente. Ad esempio, l'uso eccessivo del DDT a metà del XX secolo, accumulato negli animali, ha portato a un forte calo delle popolazioni di alcuni uccelli. I solventi clorurati, se maneggiati e sm altiti in modo improprio, creano problemi di inquinamento delle acque sotterranee.
Alcuni cloruri organici, come il fosgene, sono stati persino usati come agenti di guerra chimica. Alcuni degli organocloruri tossici creati artificialmente, come il DDT, si accumulano nel corpo ad ogni esposizione, portando alla fine a quantità letali perché il corpo non può scomporli o liberarsene. Tuttavia, la presenza di cloro in un composto organico non garantisce in alcun modo tossicità. Molti composti organoclorurati sono abbastanza sicuri per l'uso di alimenti e droghe.
Ad esempio, piselli e fagioli contengono l'ormone vegetale clorurato naturale acido 4-clorindolo-3-acetico (4-Cl-IAA) e il dolcificante sucralosio (Splenda) sono ampiamente utilizzati nei prodotti dietetici. Nel 2004 almeno 165composti organoclorurati da utilizzare come prodotti farmaceutici, tra cui l'antistaminico loratadina (Claritin), l'antidepressivo sertralina (Zoloft), l'antiepilettico lamotrigina (lamiktal) e l'anestetico per inalazione isoflurano.
Apertura Rachel Carson
Con Silent Spring (1962), Rachel Carson ha attirato l'attenzione del pubblico sul problema della tossicità organoclorurata. Mentre molti paesi hanno gradualmente eliminato l'uso di alcuni tipi di questi composti (come il divieto statunitense del DDT a seguito del lavoro di Carson), gli organocloruri persistenti continuano a essere osservati negli esseri umani e nei mammiferi in tutto il pianeta a livelli potenzialmente dannosi molti anni dopo produzione. Il loro utilizzo è stato limitato.
I composti organoclorurati (secondo GOST) sono inclusi nell'elenco delle sostanze pericolose per l'uomo.
