Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Галогенуглеродные соединения - это химические вещества, в которых один или несколько атомов углерода связаны ковалентными связями с одним или несколькими атомами галогена ( фтор , хлор , бром или йод  - группа 17 ), что приводит к образованию фторорганических соединений , хлорорганических соединений , броморганических соединений и йодорганического соединения. соединения . Галоидоуглероды хлора являются наиболее распространенными и называются хлорорганическими соединениями . [1]

Многие синтетические органические соединения, такие как пластмассовые полимеры , и несколько природных, содержат атомы галогена; они известны как галогенсодержащие соединения или органогалогенные вещества . Хлорорганические соединения являются наиболее распространенными в промышленности галогенидами, хотя другие галогениды обычно используются в органическом синтезе. За исключением крайне редких случаев, галогениды не производятся биологически, но многие фармацевтические препараты являются галогенидами. Примечательно, что многие фармацевтические препараты, такие как прозак, имеют трифторметильные группы.

Для получения информации о химии неорганических галогенидов см. Галогениды .

Химические семейства [ править ]

Примеры галогенорганических хлоридов

Галоидоуглероды обычно классифицируются таким же образом, как и органические соединения с аналогичной структурой , в которых атомы водорода занимают молекулярные позиции атомов галогена в галоидоуглеродах. Среди химических семейств: [2]

  • галогеналканы - соединения с атомами углерода, связанными одинарными связями
  • галогеналкены - соединения с одной или несколькими двойными связями между атомами углерода
  • галогенароматические соединения - соединения с атомами углерода, связанными в одно или несколько ароматических колец с делокализованным пи-облаком в форме пончика.

В галогеновых атомов в галогенуглеводородных молекул часто называют « заместители » , как если бы эти атомы были заменены водородных атомов. Однако галогеноуглероды готовят во многих отношениях , которые не связаны прямая замене галогенов для водородов .

История и контекст [ править ]

Некоторые галоидоуглероды в огромных количествах производятся микроорганизмами. Например, по оценкам , несколько миллионов тонн бромистого метила ежегодно производятся морскими организмами. Большинство галоидоуглеродов, встречающихся в повседневной жизни - растворители, лекарства, пластмассы - созданы руками человека. Первый синтез галоидуглеродов был осуществлен в начале 1800-х годов. Производство начало расти, когда были обнаружены их полезные свойства в качестве растворителей и анестетиков. Развитие пластмасс и синтетических эластомеров привело к значительному расширению масштабов производства. Значительный процент лекарств составляют галоидоуглероды.

Природные галоидоуглероды [ править ]

Большое количество встречающихся в природе галоидоуглеродов вырабатывается дровами, например, диоксином или вулканической деятельностью. Вторым крупным источником являются морские водоросли, которые производят несколько хлорированных метан и этаносодержащих соединений. Известно несколько тысяч сложных галоидоуглеродов, производимых в основном морскими видами. Хотя соединения хлора составляют большинство обнаруженных соединений, также были обнаружены бромиды, йодиды и фториды. Пурпур , который является dibromoindigo, является представителем бромидов, в то время как тироксин выделяется из щитовидной железы , является йодид, и высокотоксичным фторацетатодин из редких фторидов. Эти три представителя, тироксин от человека, тирский пурпур от улиток и фторацетат из растений, также показывают, что неродственные виды используют галоидоуглероды для нескольких целей. [3] [4] [5]

Йодорганические соединения, включая биологические производные [ править ]

Основная статья: Йодорганическое соединение

Йодорганические соединения, называемые органическими йодидами , похожи по структуре на хлорорганические и броморганические соединения, но связь CI слабее. Известно много органических йодидов, но немногие из них имеют важное промышленное значение. Йодидные соединения в основном производятся в виде пищевых добавок. [6]

В тироксине гормоны необходимы для здоровья человека, поэтому полезность йодированной соли .

Шесть мг йодида в день можно использовать для лечения пациентов с гипертиреозом из-за его способности подавлять процесс органификации синтеза гормонов щитовидной железы, так называемый эффект Вольфа-Чайкоффа . До 1940 г. преобладающими антитиреоидными агентами были йодиды. В больших дозах, йодиды ингибируют протеолиз из тиреоглобулина , что позволяет TH быть синтезирован и хранится в коллоиде , но не поступает в кровь.

Сегодня это лечение редко используется в качестве самостоятельной терапии, несмотря на быстрое улучшение состояния пациентов сразу после введения. Главный недостаток лечения йодидом заключается в том, что накапливаются чрезмерные запасы TH, замедляя начало действия тиоамидов (блокаторов синтеза TH). Кроме того, функциональность йодидов исчезает после начального периода лечения. «Выход из блока» также вызывает беспокойство, поскольку после прекращения лечения может резко увеличиться запас TH.

Использует [ редактировать ]

Первым коммерчески использованным галоидоуглеродом был тирский пурпур , природный броморганический агент морской улитки Murex brandaris .

Обычно галогенуглероды используются в качестве растворителей , пестицидов , хладагентов , огнестойких масел, ингредиентов эластомеров , клеев и герметиков, электроизоляционных покрытий, пластификаторов и пластмасс . Многие галоидоуглероды имеют специализированное применение в промышленности. Один галогенуглерод, сукралоза , является подсластителем.

До того, как они стали строго регулируемыми, широкая публика часто сталкивалась с галогеналканами в качестве красок и чистящих растворителей, таких как трихлорэтан (1,1,1-трихлорэтан) и четыреххлористый углерод (тетрахлорметан), пестициды, такие как 1,2-дибромэтан (EDB, дибромид этилена), и хладагенты, такие как фреон- 22 ( торговая марка DuPont для хлордифторметана). Некоторые галогеналканы до сих пор широко используются для промышленной очистки, например, хлористый метилен (дихлорметан), и в качестве хладагентов, например R-134a ( 1,1,1,2-тетрафторэтан ).

Галоалкены также использовались в качестве растворителей , включая перхлорэтилен (Perc, тетрахлорэтилен), широко распространенный в химической чистке, и трихлорэтилен (TCE, 1,1,2-трихлорэтилен). Другие галогеналкены представляют собой химические строительные блоки пластмасс, таких как поливинилхлорид («винил» или ПВХ, полимеризованный хлорэтен) и тефлон ( торговая марка DuPont для полимеризованного тетрафторэтилена, ПТФЭ ).

Галоароматические соединения включают бывшие Aroclors ( торговая марка компании Monsanto для полихлорированных дифенилов , ПХД), когда-то широко использовавшаяся в силовых трансформаторах и конденсаторах и в строительных герметиках, бывшие Halowaxes ( торговая марка Union Carbide для полихлорированных нафталинов , PCN), когда-то использовавшаяся для электрической изоляции, и в хлорбензолах и их производные, используемые для дезинфицирующих средств , пестициды , таких как дихлор-дифенил-трихлорэтан ( ДДТ , 1,1,1-трихлор-2,2-бис (п-хлорфенил) этан), гербициды , такие как 2,4-D(2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота), диэлектрики аскарел (смешанные с ПХД, больше не используемые в большинстве стран) и химическое сырье.

Некоторые галогенуглероды, включая галогенангидриды, такие как ацетилхлорид , обладают высокой реакционной способностью ; они редко встречаются вне химической обработки. Широкое использование галоидуглеродов часто было обусловлено наблюдениями, что большинство из них более стабильны, чем другие вещества. Кислоты и щелочи могут на них меньше воздействовать; они могут не гореть так легко; они не могут подвергнуться нападению бактерий или плесени ; или они могут быть менее подвержены воздействию солнца.

Опасности [ править ]

Стабильность галоидуглеродов, как правило, поощряла убеждение, что они в основном безвредны, хотя в середине 1920-х годов врачи сообщали, что рабочие на производстве полихлорированного нафталина страдают хлоракне ( Teleky 1927 ), а к концу 1930-х годов стало известно, что рабочие, подвергшиеся воздействию ПХН, могут умереть. от болезни печени ( Flinn & Jarvik 1936 ) и что ДДТ убивает комаров и других насекомых ( Müller 1948 ). К 1950-м годам было опубликовано несколько отчетов и расследований опасностей на рабочем месте. В 1956 году, например, после испытаний гидравлических масел, содержащихПХБ ВМС США обнаружили, что контакт с кожей вызывает смертельное заболевание печени у животных, и отклонили их как «слишком токсичные для использования на подводной лодке » ( Owens v. Monsanto 2001 ).

Концентрация нескольких галоидоуглеродов в атмосфере, 1978-2015 гг.

В 1962 году книга американского биолога Рэйчел Карсон ( Carson 1962 ) вызвала бурю обеспокоенности по поводу загрязнения окружающей среды , в первую очередь сосредоточившись на ДДТ и других пестицидах , некоторые из которых также галоидоуглероды. Эти опасения усилились, когда в 1966 году шведский химик Сорен Йенсен сообщил о широко распространенных остатках ПХБ среди арктических и субарктических рыб и птиц ( Jensen 1966 ). В 1974 году мексиканский химик Марио Молина и американский химик Шервуд Роуленд предсказали, что обычные галоидуглеродные хладагенты , хлорфторуглероды (ХФУ), будут накапливаться в верхних слоях.атмосферы и разрушают защитный озон ( Molina & Rowland 1974 ). В течение нескольких лет над Антарктикой наблюдалось истощение озонового слоя , что привело к запретам на производство и использование хлорфторуглеродов во многих странах. В 2007 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) заявила, что галоидоуглероды являются прямой причиной глобального потепления . [7]

С 1970-х годов существуют давние нерешенные споры о потенциальной опасности для здоровья трихлорэтилена (TCE) и других галоидуглеродных растворителей , которые широко использовались для промышленной очистки ( Anderson v. Grace 1986 ) ( Scott & Cogliano 2000 ) ( Национальные академии наук США 2004 ) ( США, 2004 ). Совсем недавно перфтороктановая кислота (PFOA), прекурсор в наиболее распространенном процессе производства тефлона, а также используемая для изготовления покрытий для тканей и упаковки пищевых продуктов, стала проблемой для здоровья и окружающей среды, начиная с 2006 г. ( США и 2010 г. (начало в 2006 г.) ), предполагая, что галоидоуглероды, хотя и считаются одними из самых инертных, также могут представлять опасность.

Галоидоуглероды, в том числе те, которые сами по себе могут не представлять опасности, могут создавать проблемы с удалением отходов . Поскольку в естественной среде они не разлагаются быстро, галоидоуглероды имеют тенденцию к накоплению. Сжигание и случайные пожары могут создавать коррозионные побочные продукты, такие как соляная кислота и плавиковая кислота , и яды, такие как галогенированные диоксины и фураны . Виды Desulfitobacterium изучаются на предмет их потенциала в биоремедиации галогенных органических соединений. [8]

См. Также [ править ]

  • Галогенирование
  • Связь углерод – фтор
  • Фторированные газы
  • Список хладагентов

Заметки [ править ]

  1. ↑ Йоэль Сассон. «Образование углеродно-галогенных связей (Cl, Br, I)» в книге Патая « Химия функциональных групп» (2009). Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 9780470682531.pat0011
  2. ^ М. Россберг и др. «Хлорированные углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2006 г., Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a06_233.pub2
  3. ^ Гордон В. Гриббл (1998), "Встречающиеся в природе галогенорганические соединения", Acc. Chem. Res. , 31 (3): 141-152, DOI : 10.1021 / ar9701777.
  4. ^ Gordon W. Gribble (1999), "Разнообразие естественных броморганических соединений", Химическое общество Отзывы , 28 (5): 335-346, DOI : 10.1039 / a900201d.
  5. ^ Gordon W. Gribble (2002), Нильсон, AH (ред.), "Естественно Происходящие Organofluorines", Organofluorines , Справочник по химии окружающей среды, 3n : 121-136, DOI : 10.1007 / 10721878 , ISBN 3-540-42064-9.
  6. ^ Филлис А. Лайдей «Йод и соединения йода» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH, Weinheim, 2005. doi : 10.1002 / 14356007.a14_381
  7. ^ Изменение климата 2007: Основы физической науки. Резюме для политиков , стр. 3
  8. ^ Villemur, R .; Lanthier, M .; Beaudet, R. © J .; Лепин, Ф. §O. (2006). «TheDesulfitobacteriumgenus» . FEMS Microbiology Reviews . 30 (5): 706–733. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2006.00029.x . PMID 16911041 . 

Ссылки [ править ]

  • Андерсон против Грейс (1986), 628 F. Supp. 1219 , Массачусетс, США, урегулированный между сторонами, рассмотренный в Harr, J., Ed .; Ашер М. / Под ред. (1996), Гражданское действие , Миннеаполис, Миннесота, США: Образовательные ресурсы полыни
  • Карсон, Р. (1962), Тихая весна , Бостон, Массачусетс, США: Хоутон Миффлин
  • Флинн, ФБ; Jarvik, NE (1936), "Действие некоторых хлорированных нафталина на печень", Труды Общества экспериментальной биологии и медицины , 35 : 118-120, DOI : 10,3181 / 00379727-35-8879p , S2CID  87157158
  • Дженсен, С. (1966), «Отчет о новой химической опасности», New Scientist , 32 : 612
  • Молина, MJ; Rowland, FS (1974), "стратосферный поглотитель chlorofluoromethanes: атом хлор , катализируемое разрушение озона", Природа , 249 (5460): 810-812, Bibcode : 1974Natur.249..810M , DOI : 10.1038 / 249810a0 , S2CID  32914300
  • Мюллер, PH (1948), «Дихлор-дифенил-трихлорэтан и новые инсектициды» (PDF) , Нобелевская лекция
  • Оуэнс против Монсанто (2001 г.), 96-CV-440, Приложение 3A03F (PDF) , Алабама, США, цитируется в Chemical Industry Archives, Anniston Case , Environmental Working Group, Вашингтон, округ Колумбия, 2002 г.
  • Scott, CS, Ed .; Cogliano, VJ, Ed. (2000), «Трихлорэтилен: риски для здоровья - состояние науки» , Environmental Health Perspectives , 108 (S2): 159–60, doi : 10.1289 / ehp.00108s2159 , PMC  1637768 , PMID  10928830 , заархивировано с оригинала на 2006–2006 гг. 02-19
  • Teleky, L. (1927), « Die pernakrankheit », Klinische Wochenschrift , Берлин: Springer, Jahrgänge 6: 845, doi : 10.1007 / BF01728520 , S2CID  30035538
  • Национальные академии наук США, Система текущих проектов (2004 г.), Оценка рисков трихлорэтилена для здоровья человека
  • США, Агентство по охране окружающей среды (2004 г.), Интегрированная система информации о рисках, трихлорэтилен (CASRN 79-01-6)
  • США, Агентство по охране окружающей среды (2010 г.), Программа рационального использования ПФОК (начата в 2006 г.)

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с органогалогенидами, на Викискладе?