Un compost organoclorat, clorocarbur o hidrocarbur clorat, és una substància orgànica que conté almenys un àtom de clor enllaçat covalentment que afecta el comportament químic de la molècula. La classe de cloroalcans (alcans amb un o més àtoms d'hidrogen substituïts per clor) ofereix exemples generals. L'àmplia diversitat estructural i les diferents propietats químiques dels organoclorats donen lloc a una àmplia gamma de noms i aplicacions. Els organoclorurs són substàncies molt útils en moltes aplicacions, però algunes d'elles representen un greu problema ambiental.
Influència en les propietats
La cloració canvia les propietats físiques dels hidrocarburs de diverses maneres. Els compostos tendeixen a ser més densos que l'aigua a causa del major pes atòmic del clor en comparació amb l'hidrogen. Els organoclorurs alifàtics són agents alquilants perquè el clorur és el grup sortint.
Determinació de compostos organoclorats
Molts d'aquests compostos s'han aïllat de fonts naturals, des dels bacteris fins als humans. Els compostos orgànics clorats es troben en gairebé totes les classes de biomolècules, inclosos els alcaloides, els terpens, els aminoàcids, els flavonoides, els esteroides i els àcids grassos. Els organoclorurs, incloses les dioxines, es formen a l'entorn d' alta temperatura dels incendis forestals, i s'han trobat dioxines a les cendres conservades dels incendis de llamps anteriors a les dioxines sintètiques.
A més, s'han aïllat de les algues diversos hidrocarburs clorats simples, com ara el diclorometà, el cloroform i el tetraclorur de carboni. La major part del clorometà del medi ambient es forma de manera natural per biodegradació, incendis forestals i volcans. Els compostos organoclorats en oli també són àmpliament coneguts (segons GOST - R 52247-2004).
Epibatidina
L'epibatidina organoclorada natural, un alcaloide aïllat de les granotes d'arbre, té un fort efecte analgèsic i estimula la investigació de nous analgèsics. Les granotes obtenen epibatidina a través del seu menjar i després l'aïllen a la pell. Les fonts d'aliments probables són els escarabats, les formigues, els àcars i les mosques.
Alcans
Els alcans i arilalcans es poden clorar en condicions de radicals lliures amb radiació ultraviolada. No obstant això, el grau de cloració és difícil de controlar. Els clorurs d'aril es poden preparar per halogenació de Friedel-Crafts utilitzant clor i un catalitzador àcid de Lewis. Mètodes per a la determinació d'organocloratsEls compostos inclouen l'ús d'aquest catalitzador. Altres mètodes també s'esmenten a l'article.
La reacció haloforme que utilitza clor i hidròxid de sodi també és capaç de generar halogenurs d'alquil a partir de metil cetones i compostos relacionats. El cloroform es produïa anteriorment d'aquesta manera.
El clor afegeix alquens i alquins a múltiples enllaços, donant compostos di- o tetracloro.
Clorurs d'alquil
Els clorurs d'alquil són components versàtils en química orgànica. Encara que els bromurs i iodurs d'alquil són més reactius, els clorurs d'alquil són menys costosos i més fàcilment disponibles. Els clorurs d'alquil són atacats fàcilment pels nucleòfils.
L'escalfament dels halogenurs d'alquil amb hidròxid de sodi o aigua dóna alcohols. La reacció amb alcòxids o aròxids dóna èsters en la síntesi de l'èter de Williamson; les reaccions amb tiols donen tioèters. Els clorurs d'alquil reaccionen fàcilment amb les amines per formar amines substituïdes. Els clorurs d'alquil es substitueixen per halogenurs més tous com el iodur a la reacció de Finkelstein.
La reacció amb altres pseudohalurs com ara azida, cianur i tiocianat també és possible. En presència d'una base forta, els clorurs d'alquil pateixen una deshidrohalogenació per formar alquens o alquins.
Els clorurs d'alquil reaccionen amb el magnesi per formar reactius de Grignard, convertint un compost electròfil en un de nucleòfil. La reacció de Wurtz combina dos halogenurs d'alquil amb sodi de manera reductora.
Aplicació
L'aplicació més granLa química organoclorada és la producció de clorur de vinil. La producció anual el 1985 va ser d'uns 13.000 milions de quilograms, gairebé tots els quals es van convertir en clorur de polivinil (PVC). La determinació de compostos organoclorats (segons GOST) és un procés que no es pot fer sense un equip estandarditzat especial.
La majoria dels hidrocarburs clorats de baix pes molecular com el cloroform, el diclorometà, el dicloroetano i el tricloroetano són dissolvents útils. Aquests dissolvents tendeixen a ser relativament no polars; per tant, són immiscibles amb l'aigua i són eficaços en neteja com ara el desgreixatge i la neteja en sec. Aquesta purificació també s'aplica als mètodes per a la determinació de compostos organoclorats (l'oli i altres substàncies són molt rics en aquests compostos).
El més important és el diclorometà, que s'utilitza principalment com a dissolvent. El clorometà és un precursor dels clorosilans i les silicones. Històricament significatiu, però més petit, és el cloroform, principalment un precursor del clorodifluorometà (CHClF2) i el tetrafluoroeteno, que s'utilitza en la fabricació de tefló.
Els dos grups principals d'insecticides organoclorats són substàncies com el DDT i les solucions alicícliques cloradas. El seu mecanisme d'acció és lleugerament diferent dels compostos organoclorats de l'oli.
compostos semblants al DDT
Les substàncies semblants al DDT actuen sobre el sistema nerviós perifèric. Al canal de sodi de l'axó, impedeixen el tancament de la porta després de l'activació i la despolarització.membranes. Els ions de sodi es filtren a través de la membrana nerviosa i creen un "post potencial" negatiu desestabilitzador amb una major excitabilitat nerviosa. Aquesta fuita provoca descàrregues repetides a la neurona, ja sigui espontàniament o després d'un sol estímul.
Els ciclodiens clorats inclouen aldrina, dieldrina, endrina, heptaclor, clordà i endosulfan. La durada de l'exposició de 2 a 8 hores condueix a una disminució de l'activitat del sistema nerviós central (SNC), seguida d'irritabilitat, tremolors i després convulsions. El mecanisme d'acció és unir els insecticides al lloc GABA del complex ionòfor de clorur d'àcid gamma-aminobutíric (GABA), que impedeix que el clorur entri al nervi.
Altres exemples inclouen dicofol, mirex, kepon i pentaclorofenol. Poden ser hidròfils o hidròfobs, depenent de la seva estructura molecular.
Bifenils
Els bifenils policlorats (PCB) van ser antigament aïllants elèctrics i fluids de transferència de calor molt utilitzats. El seu ús generalment s'ha interromput per problemes de salut. Els PCB s'han substituït per èters difenílics polibromats (PBDE), que causen problemes de toxicitat i bioacumulació similars.
Alguns tipus de compostos organoclorats són altament tòxics per a plantes o animals, inclosos els humans. Les dioxines, produïdes per la crema de matèria orgànica en presència de clor, són contaminants orgànics persistents que suposen un perill quan s'alliberen al medi ambient, igual que alguns insecticides (com aracom el DDT).
Per exemple, el DDT, que s'utilitzava àmpliament per al control d'insectes a mitjans del segle XX, també s'acumula a les cadenes alimentàries, com els seus metabòlits DDE i DDD, i causa problemes amb el sistema reproductor (per exemple, l'aprimament de closques d'ou) en algunes espècies d'ocells. Alguns compostos d'aquest tipus, com la mostassa de sofre, la mostassa nitrogenada i la lewisita, fins i tot s'utilitzen com a armes químiques per la seva toxicitat.
Intoxicació amb compostos organoclorats
No obstant això, la presència de clor en un compost orgànic no proporciona toxicitat. Alguns organoclorurs es consideren prou segurs per al consum d'aliments i drogues. Per exemple, els pèsols i les mongetes contenen l'hormona vegetal clorada natural 4-clorindol-3-acètic i l'edulcorant sucralosa (Splenda) s'utilitzen àmpliament en productes dietètics.
A partir del 2004, es van aprovar almenys 165 organoclorurs a tot el món per al seu ús com a productes farmacèutics, inclòs l'antibiòtic natural vancomicina, l'antihistamínic loratadina (Claritin), l'antidepressiu sertralina (Zoloft), la lamotrigina antiepilèptica (Lamictal), i drogues per inhalació. isofluran anestèsic. Cal conèixer aquests compostos per determinar els compostos organoclorats en oli (segons GOST).
Descobriments dels científics
Rachel Carson va portar al públic la toxicitat dels pesticides del DDT al seu llibre de 1962 Silent Spring. Tot i que molts països han deixat de produir-sel'ús de certs tipus de compostos organoclorats, com ara la prohibició nord-americana del DDT, el DDT persistent, els PCB i altres residus organoclorats, encara es troben en humans i mamífers de tot el planeta, molts anys després que es restringís la producció i l'ús..
A les regions àrtiques, es troben nivells especialment elevats en mamífers marins. Aquestes substàncies químiques es concentren en mamífers i fins i tot es troben a la llet materna humana. En algunes espècies de mamífers marins, especialment les que produeixen llet alta en greixos, els mascles tendeixen a tenir nivells molt més alts, ja que les femelles redueixen les concentracions passant substàncies a la descendència mitjançant la lactància. A més, aquestes substàncies es poden trobar a l'oli, cosa que és important tenir en compte a l'hora de determinar els compostos organoclorats en l'oli (segons GOST). Normalment es refereix a pesticides, encara que també pot referir-se a qualsevol compost d'aquest tipus.
Els pesticides organoclorats es poden classificar segons les seves estructures moleculars. Els pesticides ciclopentadiè són estructures d'anells alifàtics derivades de les reaccions de pentaclorociclopentadiè Diels-Alder i inclouen clordà, nonaclor, heptaclor, epòxid d'heptaclo, dieldrina, aldrina, endrina, mirex i kepon. Altres subclasses de pesticides organoclorats són la família del DDT i els isòmers de l'hexaclorociclohexà. Tots aquests pesticides tenen poca solubilitat i volatilitat i són resistents als processos de degradació del medi ambient. La seva toxicitat i persistència en el medi l'han provocatrestricció o suspensió per a la majoria d'usos als Estats Units.
Picicides
Els pesticides organoclorats són molt efectius per matar plagues, especialment insectes. Però molts d'aquests productes químics són percebuts negativament pels activistes i consumidors ambientals a causa d'un plaguicida organoclorat conegut i ara prohibit: el diclorodifeniltricoetano, més conegut com a DDT.
Els pesticides organoclorats són productes químics amb carboni, clor i hidrogen. Tal com va explicar el Servei de Peix i Vida Silvestre dels Estats Units, els enllaços clor-carboni són especialment forts, cosa que impedeix que aquests productes químics es descomposin o es dissolguin ràpidament a l'aigua. La substància química també atrau el greix i s'acumula al teixit gras dels animals que el consumeixen.
La longevitat química dels pesticides organoclorats és una de les raons per les quals és tan eficaç com un insecticida i potencialment perjudicial: pot protegir els cultius durant molt de temps, però també pot romandre al cos d'un animal.
Juntament amb el DDT, l'EPA dels EUA ha prohibit l'ús d' altres pesticides organoclorats com l'aldrina, la dieldrina, l'heptaclor, el mirex, la clordecona i el clordà. De la mateixa manera, Europa ha prohibit molts plaguicides organoclorats, però en ambdues regions, els productes químics organoclorats segueixen sent ingredients actius en una sèrie de productes de control de plagues per a la llar, el jardí i el medi ambient.medi ambient, segons l'EPA. Els pesticides organoclorats també són molt populars als països en desenvolupament de tot el món per a ús agrícola.
Ja sigui que estigueu inspeccionant terres de conreu per assegurar-vos que encara estan plenes de pesticides organoclorats d'estiu o comprovant l'aigua si hi ha compostos organoclorats, les proves són la millor manera d'esbrinar si aquests productes químics estan a prop vostre. Els mètodes EPA 8250A i 8270B es poden utilitzar per provar aquests productes químics. El 8250A pot provar residus, sòl i aigua, mentre que el 8270B utilitza cromatografia de gasos/espectrometria de masses (GC/MS).
Tot i que els pesticides organoclorats són més coneguts per danyar la capacitat d'alguns ocells de posar ous sans, se sap que aquests productes químics afecten negativament els humans que consumeixen o inhalen pesticides. La inhalació o consum accidental de peix o teixit animal contaminat és la via més probable d'ingestió de pesticides organoclorats. Per confirmar que algú té signes d'intoxicació per organoclorats, la sang o l'orina s'envia normalment a una universitat o agència governamental que utilitza GC/MS per provar compostos químics.
Signes d'intoxicació
Els signes d'advertència de la toxicitat dels pesticides organoclorats inclouen convulsions, al·lucinacions, tos, erupcions cutànies, vòmits, dolor abdominal, mals de cap, confusió i possiblement respiracions.insuficiència segons Matthew Wong, PhD, PhD, i Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Encara que hi ha prohibicions de molts d'aquests plaguicides als EUA i Europa, el seu ús en altres parts del món i l'emmagatzematge a algunes parts dels EUA i Europa creen situacions en què encara és possible l'enverinament per organoclorat.
Els plaguicides organoclorats inclouen un gran nombre de substàncies químiques persistents que són efectives i comporten un risc important a tot el món.
Tot i que els compostos orgànics halogenats són relativament rars a la natura en comparació amb els no halogenats, molts d'aquests compostos s'han aïllat de fonts naturals, des dels bacteris fins als humans. Hi ha exemples de compostos de clor naturals que es troben en gairebé totes les classes de biomolècules, com ara alcaloides, terpens, aminoàcids, flavonoides, esteroides i àcids grassos.
Els organclorurs, incloses les dioxines, es formen a l'entorn d' alta temperatura dels incendis forestals, i s'han trobat dioxines a les cendres conservades dels incendis llamps que van precedir les dioxines sintètiques. A més, s'han aïllat de les algues diversos hidrocarburs clorats simples, com ara el diclorometà, el cloroform i el tetraclorur de carboni.
La major part del clorometà del medi ambient es produeix de manera natural per biodegradació, incendis forestals i volcans. L'epibatidina organoclorada natural, un alcaloide aïllat de les granotes d'arbre, té un fort efecte analgèsic iestimula la investigació de nous medicaments per al dolor.
Dioxines
Alguns tipus de compostos organoclorats són altament tòxics per a plantes o animals, inclosos els humans. Les dioxines, que es formen quan es crema matèria orgànica en presència de clor, i alguns insecticides, com el DDT, són contaminants orgànics persistents que suposen perills ambientals. Per exemple, l'ús excessiu del DDT a mitjans del segle XX, que s'acumulava en els animals, va provocar un fort descens de les poblacions d'alguns ocells. Els dissolvents clorats, si es manipulen i s'eliminen malament, creen problemes de contaminació de les aigües subterrànies.
Alguns organoclorurs, com el fosgen, fins i tot s'han utilitzat com a agents de guerra química. Alguns dels organoclorurs tòxics i creats artificialment, com el DDT, s'acumularan al cos amb cada exposició, i eventualment condueixen a quantitats letals perquè el cos no els pot descompondre ni eliminar-los. Tanmateix, la presència de clor en un compost orgànic de cap manera garanteix la toxicitat. Molts compostos organoclorats són prou segurs per al consum d'aliments i drogues.
Per exemple, els pèsols i els fesols contenen l'hormona vegetal clorada natural 4-clorindol-3-acètic (4-Cl-IAA) i l'edulcorant sucralosa (Splenda) s'utilitzen àmpliament en productes dietètics. A partir del 2004, almenys 165compostos organoclorats per utilitzar-los com a productes farmacèutics, com ara l'antihistamínic loratadina (Claritin), l'antidepressiu sertralina (Zoloft), l'antiepilèptic lamotrigina (lamiktal) i l'anestèsic per inhalació isoflurane.
Obering Rachel Carson
Amb Silent Spring (1962), Rachel Carson va cridar l'atenció del públic sobre el problema de la toxicitat organoclorada. Tot i que molts països han eliminat progressivament l'ús d'alguns tipus d'aquests compostos (com la prohibició dels EUA del DDT com a resultat del treball de Carson), es continuen observant organoclorurs persistents en humans i mamífers de tot el planeta a nivells potencialment nocius molts anys després. producció. El seu ús ha estat limitat.
Els compostos d'organoclor (segons GOST) s'inclouen a la llista de substàncies perilloses per als humans.
