תרכובת כלור אורגנית, כלור-פחמן או פחמימן כלורי, היא חומר אורגני המכיל לפחות אטום כלור אחד הקשור בקוולנטיות המשפיע על ההתנהגות הכימית של המולקולה. קבוצת הכלורואלקנים (אלקנים עם אטום מימן אחד או יותר המוחלפים בכלור) מספקת דוגמאות כלליות. המגוון המבני הרחב והתכונות הכימיות השונות של אורגנוכלורינים מובילים למגוון רחב של שמות ויישומים. אורגנוכלורידים הם חומרים שימושיים מאוד ביישומים רבים, אך חלקם מהווים בעיה סביבתית חמורה.
השפעה על נכסים
הכלור משנה את התכונות הפיזיקליות של פחמימנים בכמה דרכים. תרכובות נוטות להיות צפופות יותר ממים בשל המשקל האטומי הגבוה יותר של כלור בהשוואה למימן. אורגנוכלורידים אליפטיים הם חומרי אלקילציה מכיוון שהכלוריד הוא הקבוצה העוזבת.
קביעת תרכובות אורגנוכלור
תרכובות רבות כאלה בודדו ממקורות טבעיים, מחיידקים ועד בני אדם. תרכובות אורגניות עם כלור נמצאות כמעט בכל סוג של ביומולקולות, כולל אלקלואידים, טרפנים, חומצות אמינו, פלבנואידים, סטרואידים וחומצות שומן. אורגנוכלורידים, כולל דיוקסינים, נוצרים בסביבה בטמפרטורה גבוהה של שריפות בר, ודיוקסינים נמצאו באפר שהשתמר משריפות ברק שקדמו לדיוקסינים סינתטיים.
בנוסף בודדו מאצות פחמימנים פשוטים עם כלור, כולל דיכלורומתאן, כלורופורם ופחמן טטרכלוריד. רוב הכלורומתאן בסביבה נוצר באופן טבעי באמצעות פירוק ביולוגי, שריפות יער והרי געש. תרכובות אורגנוכלור בשמן ידועות גם הן (לפי GOST - R 52247-2004).
Epibatidine
אפיבטידין אורגנוכלור טבעי, אלקלואיד מבודד מצפרדעי עצים, בעל אפקט משכך כאבים חזק וממריץ מחקר על תרופות חדשות לכאב. צפרדעים מקבלות אפיבטידין דרך האוכל שלהן ואז מבודדות אותו על העור שלהן. מקורות מזון סבירים הם חיפושיות, נמלים, קרדית וזבובים.
Alkanes
ניתן להכליר אלקנים וארילאלקנים בתנאי רדיקלים חופשיים עם קרינה אולטרה סגולה. עם זאת, קשה לשלוט במידת הכלור. ניתן להכין אריל כלורידים על ידי הלוגנציה של Friedel-Crafts באמצעות כלור וזרז חומצת לואיס. שיטות לקביעת אורגנוכלורתרכובות כוללות את השימוש בזרז זה. שיטות אחרות מוזכרות גם במאמר.
תגובת ההלופורם באמצעות כלור ונתרן הידרוקסיד מסוגלת גם ליצור הלידים אלקיל מתיל קטונים ותרכובות קשורות. כלורופורם הופק בעבר בצורה זו.
כלור מוסיף אלקנים ואלקנים לקשרים מרובים, ונותן תרכובות די- או טטרכלורו.
אלקיל כלורידים
אלקיל כלורידים הם אבני בניין מגוונות בכימיה אורגנית. למרות שאלקיל ברומידים ויודים מגיבים יותר, אלקיל כלורידים הם פחות יקרים וזמינים יותר. אלקיל כלורידים מותקפים בקלות על ידי נוקלאופילים.
חימום אלקיל הלידים עם נתרן הידרוקסיד או מים נותן אלכוהול. תגובה עם אלקוקסידים או ארוקסידים נותנת אסטרים בסינתזת האתר של וויליאמסון; תגובות עם תיולים נותנות תיואתרים. אלקיל כלורידים מגיבים בקלות עם אמינים ויוצרים אמינים מוחלפים. אלקיל כלורידים מוחלפים בהלידים רכים יותר כגון יודיד בתגובת פינקלשטיין.
אפשרית גם תגובה עם פסאודוהלידים אחרים כגון אזיד, ציאניד ותיוציאנט. בנוכחות בסיס חזק, אלקיל כלורידים עוברים דה-הידרו-הלוגנציה ליצירת אלקנים או אלקנים.
אלקיל כלורידים מגיבים עם מגנזיום ויוצרים ריאגנטים של Grignard, וממירים תרכובת אלקטרופילית לתרכובת נוקלאופילית. תגובת Wurtz משלבת שני אלקיל הלידים עם נתרן באופן מפחית.
Application
האפליקציה הגדולה ביותרכימיה אורגנית כלור היא ייצור של ויניל כלוריד. הייצור השנתי ב-1985 היה כ-13 מיליארד קילוגרמים, שכמעט כולו הומר לפוליוויניל כלוריד (PVC). קביעת תרכובות אורגנוכלור (לפי GOST) הוא תהליך שלא ניתן לעשותו ללא ציוד מיוחד סטנדרטי.
רוב הפחמימנים הכלורים בעלי משקל מולקולרי נמוך כגון כלורופורם, דיכלורומתאן, דיכלורואתן וטריכלורואתן הם ממיסים שימושיים. ממיסים אלה נוטים להיות יחסית לא קוטביים; לכן הם אינם ניתנים לערבב עם מים והם יעילים בניקוי כגון הסרת שומנים וניקוי יבש. טיהור זה חל גם על שיטות לקביעת תרכובות אורגנוכלור (שמן וחומרים אחרים עשירים מאוד בתרכובות אלו).
החשוב ביותר הוא דיכלורומתאן, המשמש בעיקר כממס. כלורומתאן הוא מבשר לכלורוסילאנים וסיליקונים. בעל משמעות היסטורית אך קטן יותר הוא כלורופורם, בעיקר מבשר לכלורודיפלואורומתאן (CHClF2) ולטטראפלואוראתן, המשמש לייצור טפלון.
שתי הקבוצות העיקריות של קוטלי חרקים אורגנוכלורין הן חומרים כמו DDT ותמיסות אליציקליות עם כלור. מנגנון הפעולה שלהם שונה במקצת מתרכובות אורגנוכלור בשמן.
תרכובות דמויות DDT
חומרים דמויי DDT פועלים על מערכת העצבים ההיקפית. בתעלת הנתרן של האקסון הם מונעים סגירת שער לאחר הפעלה ודפולריזציה.ממברנות. יוני נתרן מחלחלים דרך קרום העצבים ויוצרים "פוסט פוטנציאל" שלילי מערער יציבות עם עוררות עצבית מוגברת. דליפה זו גורמת לפריקות חוזרות ונשנות בנוירון, באופן ספונטני או לאחר גירוי בודד.
ציקלודיינים עם כלור כוללים אלדרין, דילדרין, אנדרין, הפטאכלור, כלורדן ואנדוסולפן. משך החשיפה בין שעתיים ל-8 שעות מוביל לירידה בפעילות מערכת העצבים המרכזית (CNS), ואחריה עצבנות, רעידות ולאחר מכן התקפים. מנגנון הפעולה הוא קשירת קוטלי חרקים באתר GABA בקומפלקס יונופורי כלוריד גמא-אמינובוטורי (GABA), המונע כניסת כלוריד לעצב.
דוגמאות נוספות כוללות דיקופול, מירקס, קפון ופנטכלורופנול. הם יכולים להיות הידרופיליים או הידרופוביים, בהתאם למבנה המולקולרי שלהם.
Biphenyls
ביפנילים פוליכלוריים (PCBs) היו בעבר מבודדים חשמליים ונוזלי העברת חום בשימוש נרחב. השימוש בהם הופסק בדרך כלל עקב חששות בריאותיים. PCBs הוחלפו ב-polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), אשר גורמים לרעילות דומות ולבעיות הצטברות ביולוגית.
סוגים מסוימים של תרכובות אורגנוכלור רעילות מאוד לצמחים או לבעלי חיים, כולל בני אדם. דיוקסינים, המיוצרים משריפת חומרים אורגניים בנוכחות כלור, הם מזהמים אורגניים מתמשכים המהווים סכנה כאשר הם משתחררים לסביבה, וכך גם קוטלי חרקים מסוימים (כגוןכמו DDT).
לדוגמה, DDT, שהיה בשימוש נרחב להדברת חרקים באמצע המאה ה-20, מצטבר גם בשרשרות המזון, כמו המטבוליטים שלו DDE ו-DDD, וגורם לבעיות במערכת הרבייה (לדוגמה, דילול של קליפות ביצים) בחלק מיני ציפורים. כמה תרכובות מסוג זה, כמו חרדל גופרית, חרדל חנקן ולוויסיט, אף משמשות כנשק כימי בשל רעילותן.
שיכרון עם תרכובות אורגנוכלור
עם זאת, נוכחות של כלור בתרכובת אורגנית אינה מספקת רעילות. כמה אורגנוכלורידים נחשבים בטוחים מספיק לשימוש במזון ובתרופות. לדוגמה, אפונה ושעועית מכילים את ההורמון הצמחי הכלור הטבעי 4-כלורינדול-3-חומצה אצטית והממתיק סוכרלוז (Splenda) נמצא בשימוש נרחב במוצרי תזונה.
נכון לשנת 2004, לפחות 165 אורגנוכלורידים אושרו ברחבי העולם לשימוש כתרופות, כולל האנטיביוטיקה הטבעית וונקומיצין, האנטיהיסטמין לורטדין (קלריטין), התרופה נוגדת הדיכאון סרטרלין (זולופט), התרופה האנטי-אפילפטית למוטריגין (למיקטל), ותרופות אינהלציה. חומר הרדמה איזופלורן. יש צורך להכיר את התרכובות הללו כדי לקבוע תרכובות אורגנוכלור בשמן (על פי GOST).
ממצאי המדענים
רייצ'ל קרסון הביאה את רעילות ההדברה של DDT לציבור בספרה "אביב שקט" משנת 1962. למרות שמדינות רבות הפסיקוהשימוש בסוגים מסוימים של תרכובות אורגנוכלור, כגון איסור DDT בארה"ב, DDT מתמשך, PCBs ושאריות אורגנוכלור אחרות, עדיין נמצאים בבני אדם ויונקים ברחבי כדור הארץ, שנים רבות לאחר שהייצור והשימוש הוגבלו.
באזורים הארקטיים, רמות גבוהות במיוחד נמצאות ביונקים ימיים. כימיקלים אלו מרוכזים ביונקים ואף נמצאים בחלב אם אנושי. בכמה מיני יונקים ימיים, במיוחד אלו שמייצרים חלב עתיר שומן, לזכרים יש רמות גבוהות בהרבה שכן הנקבות מפחיתות את הריכוזים על ידי העברת חומרים לצאצאים דרך ההנקה. כמו כן, ניתן למצוא חומרים אלו בשמן, דבר שחשוב לקחת בחשבון בעת קביעת תרכובות אורגנוכלור בשמן (על פי GOST). זה בדרך כלל מתייחס לחומרי הדברה, אם כי זה יכול להתייחס גם לכל תרכובת מסוג זה.
ניתן לסווג חומרי הדברה אורגנוכלורין לפי המבנים המולקולריים שלהם. חומרי הדברה Cyclopentadiene הם מבנים טבעתיים אליפטיים שמקורם בתגובות Pentachlorocyclopentadiene Diels-Alder וכוללים כלורדן, נונכלור, הפטכלור, הפטכלור אפוקסיד, דילדרין, אלדרין, אנדרין, מירקס וקפון. תת-סיווגים נוספים של חומרי הדברה אורגנוכלוריים הם משפחת ה-DDT ואיזומרים הקסכלורוציקלוהקסנים. לכל חומרי ההדברה הללו מסיסות ונדיפות נמוכה ועמידים בפני תהליכי פירוק בסביבה. הרעילות וההתמדה שלהם בסביבה הובילו לכךהגבלה או השעיה לרוב השימושים בארצות הברית.
הדברה
הדברה אורגנוכלור יעילה מאוד בהרג מזיקים, במיוחד חרקים. אבל רבים מהמוצרים הכימיים הללו נתפסים לרעה על ידי פעילי איכות הסביבה וצרכנים בגלל חומר הדברה אורגנוכלורי אחד ידוע וכעת אסור: דיכלורודיפנילטריכואתאן, הידוע יותר בשם DDT.
הדברה אורגנוכלור הם כימיקלים עם פחמן, כלור ומימן. כפי שהסביר שירות הדגים וחיות הבר האמריקאי, קשרי כלור-פחמן חזקים במיוחד, מה שמונע מהכימיקלים הללו להתפרק במהירות או להתמוסס במים. הכימיקל גם מושך שומן ומצטבר ברקמת השומן של בעלי חיים שצורכים אותו.
אורך החיים הכימי של חומרי הדברה אורגנוכלורין הוא אחת הסיבות לכך שהוא יעיל כמו קוטל חרקים ועלול להזיק - הוא יכול להגן על יבולים לאורך זמן, אבל יכול גם להישאר בגוף של בעל חיים.
יחד עם DDT, ה-EPA של ארה ב אסרה על שימוש בחומרי הדברה אורגנוכלוריים אחרים כמו אלדרין, דילדרין, הפטכלור, מירקס, כלורדקון וכלורדן. אירופה אסרה באופן דומה חומרי הדברה אורגנוכלור רבים, אך בשני האזורים הללו, כימיקלים אורגנוכלוריים הם עדיין מרכיבים פעילים במספר מוצרי הדברה ביתיים, גנים וסביבתיים.סביבה, על פי ה-EPA. חומרי הדברה אורגנוכלור פופולריים מאוד גם במדינות מתפתחות ברחבי העולם לשימוש חקלאי.
בין אם אתה סוקר אדמות חקלאיות כדי לוודא שהוא עדיין מלא בחומרי הדברה אורגנוכלורין בקיץ, או בודק מים עבור תרכובות אורגנוכלור, בדיקה היא הדרך הטובה ביותר לגלות אם הכימיקלים האלה נמצאים בקרבתך. ניתן להשתמש בשיטות EPA 8250A ו-8270B לבדיקת כימיקלים אלו. ה-8250A יכול לבדוק פסולת, אדמה ומים, בעוד שה-8270B משתמש בכרומטוגרפיית גז/ספקטרומטריית מסה (GC/MS).
למרות שחומרי הדברה אורגנוכלור ידועים בעיקר בשל פגיעה ביכולת של ציפורים מסוימות להטיל ביצים בריאות, כימיקלים אלו ידועים כמשפיעים לרעה על בני אדם שצורכים או שואפים חומרי הדברה. שאיפה או צריכה בשוגג של דגים או רקמת בעלי חיים מזוהמים הם המסלול הסביר ביותר לבליעה של חומרי הדברה אורגנוכלורין. כדי לאשר שלמישהו יש סימנים של הרעלת כלור אורגנית, דם או שתן נשלחים בדרך כלל לאוניברסיטה או לסוכנות ממשלתית שמשתמשת ב-GC/MS כדי לבדוק תרכובות כימיות.
סימני הרעלה
סימני אזהרה של רעילות של חומרי הדברה אורגנוכלור כוללים התקפים, הזיות, שיעול, פריחה בעור, הקאות, כאבי בטן, כאבי ראש, בלבול ואולי גם בדרכי הנשימהאי ספיקה לפי מתיו וונג, PhD, PhD, ו-Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. למרות שקיימים איסורים על רבים מחומרי הדברה אלו בארה"ב ובאירופה, השימוש בהם בחלקים אחרים של העולם ואחסון בחלקים של ארה"ב ואירופה יוצרים מצבים שבהם הרעלת כלור אורגנית עדיין אפשרית.
חומרי הדברה אורגנוכלור כוללים מספר רב של כימיקלים עמידים שהם גם יעילים וגם נושאים בסיכון משמעותי ברחבי העולם.
למרות שתרכובות אורגניות הלוגניות הן נדירות יחסית בטבען בהשוואה לאלו שאינן הלוגניות, תרכובות רבות כאלה בודדו ממקורות טבעיים, מחיידקים ועד בני אדם. ישנן דוגמאות לתרכובות כלור טבעיות שנמצאות כמעט בכל סוג של ביומולקולות, כולל אלקלואידים, טרפנים, חומצות אמינו, פלבנואידים, סטרואידים וחומצות שומן.
אורגנוכלורידים, כולל דיוקסינים, נוצרים בסביבת הטמפרטורה הגבוהה של שריפות יער, ודיוקסינים נמצאו באפר שהשתמר של שריפות ברק שקדמו לדיוקסינים סינתטיים. בנוסף, בודדו מאצות ים פחמימנים פשוטים עם כלור, כולל דיכלורומתאן, כלורופורם ופחמן טטרכלוריד.
רוב הכלורומתאן בסביבה מיוצר באופן טבעי על ידי פירוק ביולוגי, שריפות יער והרי געש. אפיבטידין אורגנוכלור טבעי, אלקלואיד מבודד מצפרדעי עצים, בעל אפקט משכך כאבים חזקממריץ מחקר על תרופות חדשות נגד כאבים.
דיוקסינים
סוגים מסוימים של תרכובות אורגנוכלור רעילות מאוד לצמחים או לבעלי חיים, כולל בני אדם. דיוקסינים, הנוצרים כאשר חומר אורגני נשרף בנוכחות כלור, וכמה קוטלי חרקים, כגון DDT, הם מזהמים אורגניים מתמשכים המהווים סכנות סביבתיות. כך למשל, השימוש המופרז ב-DDT באמצע המאה העשרים, שהצטבר בבעלי חיים, הוביל לירידה חמורה באוכלוסיות של כמה ציפורים. ממיסים עם כלור, אם מטופלים בצורה לא נכונה ומסלקים אותם, יוצרים בעיות זיהום מי תהום.
כמה אורגנוכלורידים, כמו פוסגן, אפילו שימשו כחומרי לוחמה כימיים. חלק מהאורגנוכלורידים שנוצרו באופן מלאכותי והרעילים, כמו DDT, יצטברו בגוף עם כל חשיפה, ובסופו של דבר יובילו לכמויות קטלניות מכיוון שהגוף לא יכול לפרק אותם או להיפטר מהם. עם זאת, נוכחות של כלור בתרכובת אורגנית בשום אופן לא מבטיחה רעילות. תרכובות אורגנוכלור רבות בטוחות מספיק לשימוש במזון ובתרופות.
לדוגמה, אפונה ושעועית מכילים את ההורמון הצמחי הכלור הטבעי 4-כלורינדול-3-חומצה אצטית (4-Cl-IAA) ואת הממתיק סוכרלוז (Splenda) נמצאים בשימוש נרחב במוצרי תזונה. נכון לשנת 2004, לפחות 165תרכובות אורגנוכלור לשימוש כתרופות, כולל האנטי-היסטמין לורטדין (קלריטין), התרופה נוגדת הדיכאון סרטרלין (זולופט), התרופה האנטי-אפילפטית למוטריגין (למיקטל), וחומר ההרדמה השאיפה איזופלורן.
פתיחת רייצ'ל קרסון
עם האביב השקט (1962), רייצ'ל קרסון משכה את תשומת הלב הציבורית לבעיית הרעילות האורגנית של כלור. בעוד שמדינות רבות הפסיקו את השימוש בכמה סוגים של תרכובות אלו (כגון האיסור בארה ב על DDT כתוצאה מעבודתו של קרסון), אורגנוכלורידים מתמידים ממשיכים להופיע בבני אדם ויונקים ברחבי כדור הארץ ברמות שעלולות להיות מזיקות שנים רבות לאחר מכן. הפקה. השימוש בהם הוגבל.
תרכובות אורגנוכלור (לפי GOST) כלולות ברשימת החומרים המסוכנים לבני אדם.
