Гексахлорциклопентадиен - Hexachlorocyclopentadiene

Гексахлорциклопентадиен
Имена
	Название ИЮПАК 1,2,3,4,5,5-гексахлорциклопента-1,3-диен
	Другие имена графлокс, перхлорциклопентадиен
Идентификаторы
Количество CAS	77-47-4 ;
3D модель (JSmol )	Интерактивное изображение;
ChemSpider	6233 ;
ECHA InfoCard	100.000.937
PubChem CID	6478;
UNII	IP6ATU242I ;
Панель управления CompTox (EPA)	DTXSID2020688 ;
	ИнЧИ InChI = 1S / C5Cl6 / c6-1-2 (7) 4 (9) 5 (10,11) 3 (1) 8 Ключ: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / C5Cl6 / c6-1-2 (7) 4 (9) 5 (10,11) 3 (1) 8 Ключ: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYAM;
	Улыбки ClC1 (Cl) C (/ Cl) = C (/ Cl) C (Cl) = C1Cl;
Характеристики
Химическая формула	C5Cl6
Молярная масса	272.76 г · моль−1
Внешность	Жидкость от бледно-желтого до янтарного цвета
Запах	Острый, неприятный
Плотность	1,702 г / см3
Температура плавления	-10 ° С (14 ° F, 263 К)
Точка кипения	239 ° С (462 ° F, 512 К)
Растворимость в воде	0,0002% (реагирует, 25 ° C)
Давление газа	0,08 мм рт. Ст.
Опасности
Главный опасности	Тератоген
точка возгорания	100 ° С (212 ° F, 373 К)
	NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)	никто
REL (Рекомендуемые)	TWA 0,01 частей на миллион (0,1 мг / м3)
IDLH (Непосредственная опасность)	N.D.
	Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
	проверять (что ?)
	Ссылки на инфобоксы

Гексахлорциклопентадиен (HCCPD), также известный как C-56, Graphlox и HRS 1655, является хлорорганическое соединение с формулой C₅Cl₆. Это предшественник пестициды, антипирены, и красители. Это бесцветный жидкость хотя коммерческие образцы представляют собой жидкость лимонно-желтого цвета, иногда с голубоватым паром. Многие из его производных оказались весьма противоречивыми, поскольку исследования показали, что они стойкие органические загрязнители. По оценкам, до 1976 года было произведено 270 000 тонн.^[2] Два известных производителя были Velsicol Chemical Corporation в США и Jiangsu Anpon Electrochemicals Co. в Китае.

История

Впервые HCCPD был упомянут как диен в определенных Дильс-Альдер реакции в 1930 году. Химическое вещество привлекло повышенное внимание с открытием его инсектицидные свойства в 1955 году. Из-за широкого применения эти пестициды стали менее эффективными в результате генетические мутации целевых насекомых. Количество насекомых, устойчивых к циклодиенам и линдан приблизился к 300 к 1989 году.^[2] Позже было найдено другое применение соединения, а именно как огнестойкий для полиэфиров в 1957 году. Кроме того, HCCPD использовался для изготовления димер. Этот димер был также известен как «Мирекс »Или« Коробчатый димер »и предлагался на коммерческой основе как антипирен для использования в полимеры Такие как полипропилен. В 1970-х годах было показано, что димер Мирекс распадается в окружающей среде на кепоне, хорошо зарекомендовавший себя канцероген. Это событие вызвало обеспокоенность, и использование Mirex было полностью прекращено. До этого, Дильс-Альдер аддукты HCCPD были разработаны с рядом циклических диенов. Некоторые из этих соединений привлекли коммерческое внимание, например, аддукт HCCPD с 1,5-циклооктадиен который продавался под названием Дехлоран® плюс. Этот антипирен использовался в полиолефины и Нейлон а также в проводах и кабелях из-за хороших влагостойких свойств. Поскольку он склонен к научным исследованиям о его влиянии на окружающую среду.^[3] В настоящее время почти все деривативы запрещены или находятся на рассмотрении для запрета, согласно обсуждению Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях.

Синтез и производство

Гексахлорциклопентадиен получают хлорирование из циклопентадиен с образованием 1,1,2,3,4,5-октахлорциклопентана, который на второй стадии подвергается дегидрохлорированию:^[4] Первая процедура использует щелочной гипохлорита и после фракционной перегонки имеет выход около 75%, остальные 25% составляют низшие хлорированные циклопентадиены.^[5] Во втором процессе используется термическое дехлорирование, которое происходит при 470–480 ° C и дает выход более 90%. Следовательно, первый процесс выполнить проще, но второй дает более чистый продукт.^[6]

C₅ЧАС₆ + 6 Cl₂ → С₅ЧАС₂Cl₈ + 4 HCl

C₅ЧАС₂Cl₈ → С₅Cl₆ + 2 HCl

Помимо производителей, которые производят химические вещества для научного синтеза и сравнения, есть две компании, производящие HCCPD для промышленного использования: Velsicol chemical LCC в США и Jiangsu Anpon Electrochemicals Co. в Китае. Первый производит химикат в больших количествах для использования в резиновых адгезивах, антипирены и пестициды. Velsicol знает об опасностях обращения с HCCPD и поэтому требует от своих покупателей прохождения строгой проверки и прохождения образовательной программы по хранению, использованию и утилизации химического вещества. Компания также предоставляет паспорта безопасности и руководство по обращению на своем веб-сайте и доставляет химические вещества покупателям по всему миру.^[7] О китайской компании известно меньше. Говорят, что это компания, специализирующаяся на хлорно-щелочном и агрохимикаты и действующая как дочерняя компания Китайской национальной агрохимической корпорации.^[8]

Кроме того, гексахлорциклопентадиен легко подвергается Реакция Дильса-Альдера дать множество аддукты которые продавались как пестициды. Основными производными являются:

альдрин из норборнадиен (связанные дильдрин является метаболитом альдрина)
Бромоцикл (Бромоциклен ) ака бромодан из аллилбромид
хлордан из циклопентадиен с последующим хлорированием
эндрин из ацетилен, затем циклопентадиен, а затем эпоксидирование
гептахлор из циклопентадиена с последующим монохлорированием
изобензан из дигидрофуран с последующим хлорированием
эндосульфан из 1,4-дигидрокси-2-бутен с последующей этерификацией SOCl₂
диенохлор

Реакции

HCCP является электрофильным. Он деградирует в базе. Алкоголиз дает кетали C₅Cl₄(ИЛИ ЖЕ)₂.^[9]

HCCP легко подвергается Дильс-Альдер реакции с алкены. Эта реакция используется для производства пестицидов, таких как альдрин (названный в честь реакции) и изодрин. Большинство этих пестицидов больше не коммерчески доступны и запрещены Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях из-за их токсичности для людей и животных.^[10]

Биоразложение

В поверхностных водах фотолиз это наиболее распространенный путь реакции с периодом полураспада от 2 до 4 минут.^[6] Глубже под водой, куда проникает меньше света гидролиз и биоразложение видные пути.^[11] На рисунке ниже показаны возможные пути разложения, когда HCCPD попадает в окружающую среду. Свет, вода и кислород могут вызвать двойную связь. окислять дать кетон структура, которая затем может подвергнуться открытие кольца и образуют пентахлордиеновую кислоту, которая образует два бутадиен виды с выпуском углекислый газ. Однако это лишь второстепенный путь.

Токсикокинетика

Всасывание HCCPD в организме происходит в основном через легкие, желудочно-кишечный тракт и кожа. В целом уровни HCCPD в крови были ниже при введении с пищей по сравнению с ингаляционным. Это может указывать на плохое всасывание в желудочно-кишечном тракте из-за связывания с содержимым желудочно-кишечного тракта. Когда HCCPD абсорбируется, он распространяется в печени, почках и легких. Орган с наибольшей концентрацией отличается при сравнении крыс и мышей. Самая высокая концентрация у крыс обнаружена в почках по сравнению с печенью мышей.^[6]

Абсорбция

Соответствующие исследования абсорбции проводятся с использованием радиоактивно меченый HCCPD. У крыс способ всасывания оказал значительное влияние на степень абсорбции. Низкий уровень в крови может указывать на плохое всасывание в желудочно-кишечном тракте.^[6] Как правило, участок поглощения показывает самую высокую концентрацию у животных. При ингаляционных исследованиях легкие показали самую высокую концентрацию HCCPD. В то время концентрация в почках была в 8 раз выше, чем в печени. При пероральном приеме концентрация в крови достигает максимума через 4 часа после приема внутрь. Общий характер распределения остался прежним, поскольку концентрация, обнаруженная в печени, составляла 30-40% от концентрации, обнаруженной в печени. Для мышей получены противоположные результаты. У мышей после перорального приема концентрация в печени выше, чем в почках. Количество HCCPD в почках составляло 33–50% от количества в печени.

Для многократного перорального воздействия на крыс стационарные концентрации ранжирования достигаются через 10-30 дней. Через 30 дней печень достигла стационарной концентрации. В то время концентрация HCCPD составляла примерно половину от того, что было обнаружено в почках. У мышей стабильное состояние репродуктивной и жировой ткани было достигнуто через 20 дней. В это время количество HCCPD в почках составляло примерно половину от концентрации, обнаруженной в печени. В внутривенный При исследовании на крысах примерное распределение HCCPD в тканях осталось прежним.

Токсикодинамика

Полный окисление соединения в углекислый газ ограничено как очевидно менее 1% от радиоактивная метка находится в углекислый газ.^[6]

Точный путь для полного метаболизм о HCCPD не известно. Существуют противоречивые результаты различных исследований относительно состава выделяемого материала. Метаболиты оказались полярный в одном исследовании и неполярный в другом. Кроме того, некоторые из потенциальных метаболитов, таких как гексахлор-2-циклопентанон, гексахлор-3-циклопентанон, гексахлориндон или октахлор-3a, 4,7,7a-тетрагидро-4,7-метаноинден-1,8-дион, не были пока не идентифицирован путем извлечения выделенного материала.^[6]

Поскольку соединение легко подвергается Реакции Дильса – Альдера синтетически возможно, что HCCPD может непосредственно реагировать с клеточными алкенами в циклоприсоединение реакция. Это могло бы затем объяснить, почему HCCPD вызывает эффекты в точке контакта для всех возможных путей воздействия, в дополнение к свойствам связывания с тканями.^[6]

Экскреция

Между крысами и мышами существует небольшая разница в соотношении количества, выделяемого с мочой, и количества, выделяемого с калом. Хотя обычно самая высокая часть радиоактивно меченый метаболиты восстанавливаются в моча при вдыхании HCCPD. Кроме того, большая часть радиоактивно меченных молекул восстанавливается в кал при пероральном приеме HCCPD.^[6]

Показания (биомаркеры)

Последствия

Люди, подвергающиеся воздействию HCCPD, не проявляют никаких неблагоприятных последствий для здоровья, за исключением этого химического вещества. Небольшой процент рабочих, занимающихся очисткой сточных вод, которые подвергались воздействию воды, содержащей HCCPD в 1977 году, сообщали о раздражении кожи и глаз, дискомфорте в груди, головных болях, тошноте и усталости. В долгосрочной перспективе они показали нарушения функции печени с помощью тестов, которые отслеживают фермент уровни. Однако эти нарушения могут быть связаны со многими другими соединениями и изменениями в состоянии здоровья.^[12] Другие предлагаемые параметры для характеристики эффектов у людей, такие как мочевыводящие пути. порфирин экскреции, также были протестированы на предмет их потенциального использования в качестве биомаркер, но ни один из них не был признан достаточно значительным. Эксперименты, проведенные на лабораторных животных, таких как крысы и мыши, показывают, что желто-коричневый пигмент образуется в эпителии носа после длительного ингаляционного воздействия даже при низких дозах, что считается полезным биомаркером для длительного воздействия.^[6]

Необычная восприимчивость

Когда есть ранее существовавшие повреждения органов, участвующих в поглощении или метаболизм такие как легкие и печень, люди могут быть более восприимчивыми к воздействию HCCPD из-за уже нарушенной функции их органов. Поскольку респираторное воздействие является наиболее распространенным путем воздействия, люди, страдающие от астма вероятно, более восприимчивы к побочным эффектам, чем население в целом.^[12] Еще одна группа, которая особенно уязвима к опасным химическим веществам, - это дети. В их развитии бывают критические периоды, когда отдельные структуры и функции могут быть более восприимчивыми к нарушениям, а нанесенный ущерб может стать очевидным только на более позднем этапе жизни. Абсорбция у детей может быть разной из-за неполного развития органов и большего соотношения площади поверхности к массе тела. К счастью, очень маловероятно, что маленькие дети сразу же подвергаются воздействию HCCPD, потому что он содержится только в качестве примеси в пестицидах и не используется в домашних условиях.^[6]

Воздействие на животных

Исследования не проводились летальность людей в отношении HCCPD. Однако он был протестирован на животных и, как предполагается, оказывает влияние на мозг и надпочечники. В головном мозге HCCPD или его метаболит могут реагировать с липиды. Чтобы увидеть дегенеративные эффекты мозга, например, у крыс, животных подвергают воздействию высокой концентрации HCCPD путем ингаляции. Когда речь идет о низких уровнях воздействия, реактивность HCCPD снижает вероятность появления реактивных веществ в крови при высоких концентрациях. Однако при более высоких дозах вероятность переноса реактивного материала через гематоэнцефалический барьер выше.^[6]

Кратковременное вдыхание HCCPDсмертельный мышам, крысам, кроликам и морским свинкам. В летальность животных может зависеть от концентрации и продолжительности воздействия HCCPD. Из всех протестированных животных морские свинки оказались наиболее устойчивыми к токсичности соединения. Показано, что почти все биологические системы уязвимы к токсичности HCCPD, за исключением гематологический и опорно-двигательный аппарат системы.^[6]

Устные эффекты

Разовые дозы HCCPD оказались умеренно токсичными для животных при пероральном приеме. Однако, поскольку соединение не было полностью чистым (93,3%) во время проведения исследований, некоторые из токсических эффектов могли быть связаны с примесями, особенно в высоких дозах.

Данные о пероральном воздействии на другие виды мышей и крыс ограничены. Однократные высокие дозы HCCPD приводили к увеличению усилий по дыханию как у крыс, так и у кроликов. Легочные ткани этих животных были гиперемированный и отечный после данной дозы. Обширное легкое кровоизлияние появился после однократного приема нелетальной дозы через 21 день. Более низкие дозы у крыс не вызывали заметных изменений тканей в легких. Высокие дозы вызывали также дегенеративные изменения сердца. Опять же, низкие дозы не привели к заметным изменениям в сердечной ткани. Кроме того, эти крысы и кролики испытали понос после однократных пероральных доз HCCPD и показал острый некротический поражения в лесной желудок. В экспериментах с многократным воздействием на крысах и мышах воспаление и эпителиальная гиперплазия из лесной желудок наблюдались. Доза имела прямое отношение к тяжести этих эффектов. Это и расположение предполагает, что эти эффекты являются результатом прямого контакта ткани с HCCPD. При пероральном приеме HCCPD крысами масса тела сильно пострадала, причем у мужчин это было больше, чем у женщин.^[6]

Кожные эффекты

Увеличение дозы на кожу показало более короткое время выживания животных. Воздействие на легкие кроликов изучали в исследованиях на кожных животных, которые показали: перегружен кровь и жидкость в результате воздействия HCCPD (чистота 93,3%, так что снова возможность загрязнения). Другими эффектами в отношении органов при введении дозы на кожу были дегенеративные изменения в сердце, некроз печени и почечные канальцы и дегенеративные изменения надпочечников.^[6]

Форма, в которой HCCPD появляется в окружающей среде, то есть в чистом виде или в растворе, оказывает поразительное влияние на эпидермис кроликов, морских свинок и обезьян. Видны повреждения кожи, а именно обесцвеченная и воспаленная кожа. Когда животные не умирали от этих повреждений, они со временем заживали сами.^[6]

Эффекты при вдыхании

HCCPD очень токсичен для животных при вдыхании его паров. Исследования на людях относительно летальности не проводились, но произошел инцидент, связанный с центром очистки сточных вод, где подверглись облучению люди, из которого была получена наиболее важная информация о людях.

Воздействие на человека при вдыхании

Имеются данные о воздействии HCCPD на многие системы органов человека. Рабочие очистных сооружений и водоочистных бригад подверглись воздействию после промышленного выброса соединения в окружающую среду. Начальная концентрация соединения в воздухе была неизвестна, но позже было определено, что она находится в диапазоне от 0,27 до 0,97. промилле. Рабочие заметили на растении странный запах и даже голубую дымку после сильного дождя. Когда некоторые из них обратились за медицинской помощью, было установлено, что растение заражено HCCPD, и были проведены многочисленные тесты, чтобы задокументировать эти обстоятельства. Примерно пятая часть рабочих, занимающихся очисткой сточных вод, сообщила о тошноте и спазмах в животе после воздействия в течение периода от 3 до 15 дней. Они также сообщили о респираторных жалобах, таких как боль в горле, кашель и затрудненное дыхание. Однако тесты на функцию легких и грудную клетку Рентгеновские лучи аномалий не выявил.^[12] Рабочие, длительное время подвергавшиеся воздействию HCCPD, сообщали о раздражении дыхательных путей, носовой раздражение и синус заложенность, скорее всего, из-за прямого контакта этих тканей с HCCPD из воздуха, а не как системный эффект через легкие.

Кроме того, повышенный уровень лактодегидрогеназа было обнаружено у 11 из 41 работника очистных сооружений. Эти уровни были не такими высокими для рабочих из бригады по очистке воды, но аспартатаминотрансфераза уровни были повышены для 12 из 97 этих рабочих. Эти ферменты может указывать на повреждение сердца, а также печени. Однако никаких доказательств нарушения функции сердца не было обнаружено в обеих группах рабочих. Повышенные уровни у пациентов снизились через 3 недели.^[6]

Воздействие при вдыхании животных

При длительном воздействии между видами лабораторных животных наблюдаются значительные различия. В то время как все мыши умерли в первую неделю в 13-недельном исследовании, подвергаясь воздействию 2 ppm HCCPD в течение 5 дней в неделю, 6 часов в день, крысы, однако, выживали до третьей недели. При очень низкой экспозиции 0,04 ppm 3 из 20 мышей погибли, и ни одна из крыс не умерла. Хроническое воздействие HCCPD в очень низких концентрациях привело к образованию желто-коричневого пигмента в эпителии легких, трахеи и носа у крыс и мышей. Пигментация не исчезла после прекращения воздействия.

При остром сильном воздействии (1 час, 42 частей на миллион) все животные погибли после того, как им стало трудно дышать и хватило ртом воздух. В их легочных тканях обнаружена геморрагия. поражения, воспаление, отек и некроз в бронхи. Однако выздоровление выживших животных было очевидным через 2 недели после обработки.

Сердечный и желудочно-кишечный функция, казалось, не была нарушена после воздействия HCCPD на крыс, мышей и обезьян. Умеренный печеночный при остром вдыхании наблюдалась дегенерация тканей. Такая же дегенерация ткани наблюдалась в более длительных экспериментах с более низкими концентрациями.^[6]