Галоуглерод - Halocarbon

Галоуглерод соединения химикаты в котором один или несколько углерод атомы связаны ковалентные связи с одним или несколькими галоген атомы (фтор, хлор, бром или же йод  – группа 17), что приводит к образованию фторорганические соединения, хлорорганические соединения, броморганические соединения, и йодорганические соединения. Галоидоуглероды хлора являются наиболее распространенными и называются хлорорганические соединения.[1]

Многие синтетические органические соединения, такие как пластик полимеры и некоторые природные содержат атомы галогена; они известны как галогенированный соединения или органогалогены. Хлоридорганические соединения являются наиболее распространенными в промышленности галогенидами, хотя другие галогениды обычно используются в органическом синтезе. За исключением очень редких случаев, галогенорганические соединения не производятся биологическим путем, но многие фармацевтические препараты являются галогенидами. В частности, многие фармацевтические препараты, такие как Прозак имеют трифторметил группы.

Для получения информации о химии неорганических галогенидов см. галогенид.

Химические семейства

Примеры галогенорганических хлоридов

Галоидоуглероды обычно классифицируются таким же образом, как и аналогичные структурированный органические соединения который имеет водород атомы занимая молекулярный сайты галоген атомы в галоидоуглеводородах. Среди химических семейств:[2]

В галоген атомы в галокарбоне молекулы часто называют "заместители, "как если бы эти атомы были заменены водород атомы. Однако галоидоуглеводороды получают разными способами, которые не предполагают прямого замещения галогены за водород.

История и контекст

Некоторые галоидоуглероды в огромных количествах производятся микроорганизмами. Например, несколько миллионов тонн бромистый метил по оценкам, они 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

Большое количество встречающихся в природе галоидоуглеродов создается дровами, диоксин например, или вулканическая деятельность. Вторым крупным источником являются морские водоросли, которые производят несколько хлорированных водорослей. метан и этан содержащие соединения. Известно несколько тысяч сложных галоидоуглеродов, производимых в основном морскими видами. Хотя соединения хлора составляют большинство обнаруженных соединений, также были обнаружены бромиды, йодиды и фториды. В тирский фиолетовый, представляющий собой диброминдиго, является представителем бромидов, а тироксин секретный из щитовидная железа, является йодидом, а высокотоксичный фторацетат один 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

Основная статья: Йодорганическое соединение

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

В тироксин гормоны необходимы для здоровья человека, отсюда и полезность йодированная соль.

Шесть мг йодида в день можно использовать для лечения пациентов с гипертиреоз из-за его способности подавлять процесс организации синтеза гормонов щитовидной железы, так называемый Эффект Вольфа – Чайкова.. До 1940 года преобладающими антитиреоидными агентами были йодиды. В больших дозах йодиды подавляют протеолиз из тиреоглобулин, что позволяет синтезировать TH и хранить в коллоид, но не попадает в кровоток.

Сегодня это лечение редко используется как самостоятельная терапия, несмотря на быстрое улучшение состояния пациентов сразу после приема. Главный недостаток лечения йодидом заключается в том, что накапливаются чрезмерные запасы TH, замедляя начало действия тиоамиды (Блокаторы синтеза ТГ). Кроме того, функциональность йодидов теряется после начального периода лечения. «Выход из блока» также вызывает беспокойство, поскольку после прекращения лечения может резко увеличиться запас TH.

Использует

Первым коммерчески использованным галоидоуглеродом был Тирийский фиолетовый, природный броморганический Murex brandaris морская улитка.

Обычно галоидуглероды используются в растворители, пестициды, хладагенты, огнестойкие масла, ингредиенты эластомеры, клеи и герметики, электроизоляционные покрытия, пластификаторы, и пластмассы. Многие галоидоуглероды имеют специализированное применение в промышленности. Один галокарбон, сукралоза, это подсластитель.

До того, как они стали строго регламентированными, широкая публика часто сталкивалась с галогеналканы 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 подобно Фреон -22 (DuPont товарный знак на хлордифторметан). Некоторые галогеналканы до сих пор широко используются для промышленной очистки, например метиленхлорид (дихлорметан) и в качестве хладагентов, таких как R-134a (1,1,1,2-тетрафторэтан ).

Галоалкены также использовались в качестве растворители, включая перхлорэтилен (Перхлорэтилен, тетрахлорэтен), широко распространенный в химической чистке, и трихлорэтилен (ТХЭ, 1,1,2-трихлорэтен). Другие галогеналкены были химическими строительными блоками пластмасс, таких как поливинил хлорид («винил» или ПВХ, полимеризованный хлорэтен) и тефлон (DuPont торговая марка полимеризованного тетрафторэтилена, PTFE ).

Галоароматические соединения включают первые Ароклор (Компания Monsanto торговая марка для полихлорированные бифенилы, Печатные платы), когда-то широко использовавшиеся в силовых трансформаторах и конденсаторах, а также в строительных герметиках, бывшие Halowaxes (Union Carbide торговая марка для полихлорированные нафталины, PCN), когда-то использовавшиеся для электроизоляции, и хлорбензолы и их производные, используемые для дезинфицирующие средства, пестициды такой как дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ, 1,1,1-трихлор-2,2-бис (п-хлорфенил) этан), гербициды Такие как 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота), Аскарел диэлектрики (смешанные с ПХД, больше не используемые в большинстве стран) и химическое сырье.

Несколько галогенуглеводородов, включая галогенангидриды, такие как ацетилхлорид, очень реактивный; они редко встречаются вне химической обработки. Широкое использование галоидуглеродов часто было вызвано 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 быть атакованы бактерии или же формы; или они могут быть менее подвержены воздействию солнца.

Опасности

Стабильность галоидуглеродов, как правило, поощряла убеждение, что они в основном безвредны, хотя в середине 1920-х годов врачи сообщали, что рабочие полихлорированный нафталин производство страдает от хлоракне (Телеки 1927 ), а к концу 1930-х годов стало известно, что рабочие, подвергающиеся воздействию PCN мог умереть от болезнь печени (Флинн и Ярвик 1936 ) и что ДДТ убьет комары и другие насекомые (Мюллер 1948 ). К 1950-м годам было несколько отчетов и расследований опасностей на рабочем месте. В 1956 году, например, после испытаний гидравлический масла, содержащие Печатные платы, ВМС США обнаружили, что контакт с кожей вызывает смертельный исход. болезнь печени у животных и отверг их как "слишком токсичные для использования в подводная лодка " (Оуэнс против Монсанто 2001 ).

Концентрация нескольких галоидоуглеродов в атмосфере, 1978-2015 гг.

В 1962 году книга американского биолога Рэйчел Карсон (Карсон 1962 ) вызвал бурю опасений по поводу окружающей среды загрязнение, сначала сосредоточился на ДДТ и другие пестициды, некоторые из них также галоидоуглероды. Эти опасения усилились, когда в 1966 году шведский химик Сорен Йенсен сообщил о широко распространенных остатках Печатные платы среди арктических и субарктических рыб и птиц (Дженсен 1966 ). В 1974 году мексиканский химик Марио Молина и американский химик Шервуд Роуленд предсказал, что обычный галоидуглерод хладагенты, то хлорфторуглероды (CFC), будут накапливаться в верхних атмосфера и разрушить защитный озон (Молина и Роуленд 1974 ). Через несколько лет озон истощение наблюдалось выше Антарктида, что ведет к запретам на производство и использование хлорфторуглероды во многих странах. В 2007 г. межправительственная комиссия по изменению климата (IPCC) заявила, что галоидуглероды являются прямой причиной глобальное потепление.[7]

С 1970-х годов ведутся давние нерешенные споры о потенциальных опасностях для здоровья трихлорэтилен (TCE) и другие галоидоуглероды растворители которые широко использовались для промышленной очистки (Андерсон против Грейс 1986 ) (Скотт и Коглиано 2000 ) (Национальные академии наук США, 2004 г. ) (США 2004 г. ). В последнее время перфтороктановая кислота (PFOA), прекурсор в наиболее распространенном процессе производства тефлона, а также используемый для изготовления покрытий для тканей и упаковки пищевых продуктов, с 2006 года стал проблемой для здоровья и окружающей среды (США и 2010 г. (начато в 2006 г.) ), что свидетельствует о том, что галоидоуглероды, хотя и считаются одними из самых инертных, также могут представлять опасность.

Галоидоуглероды, в том числе те, которые сами по себе не представляют опасности, могут представлять удаление отходов вопросы. Поскольку в естественной среде они не разлагаются быстро, галоидоуглероды имеют тенденцию к накоплению. Сжигание и случайные пожары могут создать разъедающий побочные продукты, такие как соляная кислота и плавиковая кислота, и яды как галогенированный диоксины и фураны. Виды Desulfitobacterium изучаются на предмет их потенциала в биоремедиация галогенных органических соединений.[8]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Йоэль Сассон. «Образование углеродно-галогенных связей (Cl, Br, I)» у Патая. Химия функциональных групп (2009). Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 9780470682531.pat0011
  2. ^ M. Rossberg et al. «Хлорированные углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2006 г., Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.a06_233.pub2
  3. ^ Гордон В. Гриббл (1998), «Природные галогенорганические соединения», Соотв. Chem. Res., 31 (3): 141–152, Дои:10.1021 / ar9701777.
  4. ^ Гордон В. Гриббл (1999), «Разнообразие встречающихся в природе броморганических соединений», Обзоры химического общества, 28 (5): 335–346, Дои:10.1039 / a900201d.
  5. ^ Гордон В. Гриббл (2002), Нейлсон, А. Х. (редактор), «Естественно встречающиеся фторорганические соединения», Фторорганические соединения, 3n: 121–136, Дои:10.1007/10721878.
  6. ^ Филлис А. Лайдей «Йод и соединения йода» в Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.Дои:10.1002 / 14356007.a14_381
  7. ^ Изменение климата 2007: основы физических наук. Резюме для политиков, стр. 3
  8. ^ Villemur, R .; Lanthier, M .; Beaudet, R. © J .; Лепин, Ф. §O. (2006). "TheDesulfitobacteriumgenus". Обзор микробиологии FEMS. 30 (5): 706–733. Дои:10.1111 / j.1574-6976.2006.00029.x. PMID  16911041.

Рекомендации

внешняя ссылка