Галогенуглеродные соединения — химические соединения , в которых один или несколько атомов углерода связаны ковалентными связями с одним или несколькими атомами галогена ( фтора , хлора , брома или йода — группа 17 ), что приводит к образованию фторорганических соединений , хлорорганических соединений , броморганических соединений и йодорганические соединения . Галогенуглероды хлора являются наиболее распространенными и называются хлорорганическими соединениями . [1]
Многие синтетические органические соединения, такие как пластмассовые полимеры , и некоторые природные соединения содержат атомы галогена; они известны как галогенированные соединения или галогенорганические соединения . Органохлориды являются наиболее распространенными в промышленности галогенидами, хотя другие галогениды обычно используются в органическом синтезе. За исключением крайне редких случаев, галогенорганические соединения не производятся биологическим путем, однако многие фармацевтические препараты являются галогенидами. Примечательно, что многие фармацевтические препараты, такие как Прозак, содержат трифторметильные группы.
Информацию о химии неорганических галогенидов см. в разделе «Галогениды» .
Галогенуглероды обычно классифицируются так же, как и органические соединения аналогичной структуры , в которых атомы водорода занимают молекулярные позиции атомов галогенов в галогенуглеродах. К химическим семействам относятся: [2]
Атомы галогена в молекулах галоидуглерода часто называют « заместителями », как если бы эти атомы были заменены атомами водорода . Однако галогенуглероды получают многими способами , не предполагающими прямого замещения водородов галогенами .
Некоторые галоидоуглероды производятся в огромных количествах микроорганизмами. Например, по оценкам, морские организмы ежегодно производят несколько миллионов тонн бромистого метила . Большинство галогенуглеродов, встречающихся в повседневной жизни – растворители, лекарства, пластмассы – созданы человеком. Первый синтез галогенуглеродов был осуществлен в начале 1800-х годов. Производство начало ускоряться, когда были открыты их полезные свойства в качестве растворителей и анестетиков. Развитие пластмасс и синтетических эластомеров привело к значительному расширению масштабов производства. Значительный процент лекарств представляют собой галогенуглероды.
Большое количество встречающихся в природе галоидоуглеродов, таких как диоксин , образуется в результате лесных пожаров и вулканической активности . Третьим основным источником являются морские водоросли, которые производят несколько соединений, содержащих хлорированный метан и этан . Известно, что несколько тысяч сложных галогенуглеродов производятся в основном морскими видами. Хотя соединения хлора составляют большинство обнаруженных соединений, в природе также обнаружены бромиды, йодиды и фториды. Тирианский пурпур представляет собой бромид, вырабатываемый некоторыми морскими улитками. Тироксин секретируется щитовидной железой и представляет собой йодид. Высокотоксичный фторацетат является одним из редких природных фторорганических соединений и вырабатывается некоторыми растениями. [3] [4] [5]
Иодорганические соединения, называемые органическими йодидами , по строению аналогичны хлорорганическим и броморганическим соединениям, но связь CI слабее. Известно множество органических йодидов, но немногие из них имеют важное промышленное значение. Йодистые соединения в основном производятся в качестве пищевых добавок. [6]
Гормоны тироксина необходимы для здоровья человека, отсюда и полезность йодированной соли .
Шесть мг йодида в день можно использовать для лечения пациентов с гипертиреозом благодаря его способности ингибировать процесс органификации синтеза гормонов щитовидной железы, так называемый эффект Вольфа-Чайкова . До 1940 года йодиды были преобладающими антитиреоидными средствами. В больших дозах йодиды ингибируют протеолиз тиреоглобулина , что позволяет ТГ синтезироваться и храниться в коллоиде , но не выбрасываться в кровоток. Этот механизм называется эффектом Пламмера .
Сегодня это лечение редко используется в качестве самостоятельной терапии, несмотря на быстрое улучшение состояния пациентов сразу после его применения. Основной недостаток лечения йодидом заключается в том, что накапливаются чрезмерные запасы ТГ, замедляющие начало действия тиоамидов (блокаторов синтеза ТГ). Кроме того, функциональность йодидов ослабевает после начального периода лечения. «Выход из блокады» также вызывает беспокойство, поскольку избыток накопленного ТГ может резко возрасти после прекращения лечения.
Первым галоидоуглеродом, коммерчески использованным, был тирийский пурпур , природный бромид морской улитки Murex Brandaris .
Галогенуглероды обычно используются в качестве растворителей , пестицидов , хладагентов , огнестойких масел, ингредиентов эластомеров , клеев и герметиков, электроизоляционных покрытий, пластификаторов и пластмасс . Многие галогенуглероды находят специализированное применение в промышленности. Один галогенуглерод, сукралоза , является подсластителем.
До того, как они стали строго регулироваться, широкая общественность часто сталкивалась с галоалканами в качестве растворителей для красок и чистящих средств, 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 хлордифторметана DuPont ). Некоторые галогеналканы до сих пор широко используются для промышленной очистки, например, метиленхлорид (дихлорметан), а также в качестве хладагентов, например, R-134a ( 1,1,1,2-тетрафторэтан ).
В качестве растворителей также использовались галогеналкены , в том числе перхлорэтилен (Perc, тетрахлорэтен), широко распространенный в химической чистке, и трихлорэтилен (ТХЭ, 1,1,2-трихлорэтен). Другие галогеналкены были химическими строительными блоками пластмасс, таких как поливинилхлорид («винил» или ПВХ, полимеризованный хлорэтен) и тефлон ( торговая марка DuPont для полимеризованного тетрафторэтена, ПТФЭ ).
Галоароматические соединения включают бывшие Aroclors ( торговая марка компании Monsanto для полихлорированных бифенилов , PCB), когда-то широко использовавшиеся в силовых трансформаторах и конденсаторах, а также в строительных герметиках, бывшие Halowaxes ( торговая марка Union Carbide для полихлорированных нафталинов , PCN), когда-то использовавшиеся для электроизоляции, и хлорбензолы и их производные, используемые в качестве дезинфицирующих средств , пестициды, такие как дихлордифенилтрихлорэтан ( ДДТ , 1,1,1-трихлор-2,2-бис(п-хлорфенил)этан), гербициды , такие как 2,4-Д. (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота), аскареловые диэлектрики (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 за пределами химической обработки. Широкое использование галогенуглеродов часто было обусловлено наблюдениями о том, что большинство из них более стабильны, чем другие вещества. На них меньше влияют кислоты и щелочи; они могут не так легко гореть; они не могут быть поражены бактериями или плесенью ; или на них может не так сильно влиять воздействие солнца.
Стабильность галогенуглеродов, как правило, способствовала убеждению, что они в основном безвредны, хотя в середине 1920-х годов врачи сообщали о том, что рабочие на производстве полихлорнафталина (ПХН) страдают хлоракне (Teleky 1927), а к концу 1930-х годов стало известно, что рабочие, подвергавшиеся воздействию ПХН могут погибнуть от болезней печени (Флинн и Ярвик, 1936), а ДДТ убивает комаров и других насекомых (Мюллер, 1948). К 1950-м годам было опубликовано несколько отчетов и исследований опасностей на рабочем месте. Например, в 1956 году после испытаний гидравлических масел, содержащих полихлорированные дифенилы (ПХБ) , ВМС США обнаружили, что контакт с кожей вызывает смертельное заболевание печени у животных, и отвергли их как «слишком токсичные для использования на подводной лодке » (Оуэнс против Монсанто, 2001 г.). ).
В 1962 году книга американского биолога Рэйчел Карсон (Carson 1962) вызвала бурю беспокойства по поводу загрязнения окружающей среды , в первую очередь сосредоточившись на ДДТ и других пестицидах , некоторые из которых также являются галоидоуглеродами. Эти опасения усилились, когда в 1966 году шведский химик Сорен Йенсен сообщил о широко распространённых остатках ПХД среди арктических и субарктических рыб и птиц (Jensen 1966). В 1974 году мексиканский химик Марио Молина и американский химик Шервуд Роуленд предсказали, что обычные галогенуглеродные хладагенты , хлорфторуглероды (ХФУ), будут накапливаться в верхних слоях атмосферы и разрушать защитный озон (Molina & Rowland 1974). В течение нескольких лет над Антарктидой наблюдалось разрушение озонового слоя , что привело к запрету на производство и использование хлорфторуглеродов во многих странах. В 2007 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) заявила, что галогенуглероды являются прямой причиной глобального потепления . [7]
С 1970-х годов существуют давние, неразрешенные споры по поводу потенциальной опасности для здоровья трихлорэтилена (ТХЭ) и других галогенуглеродных растворителей , которые широко использовались для промышленной очистки (Андерсон против Грейс, 1986) (Скотт и Коглиано, 2000) (Национальные академии наук США). 2004) (США, 2004 г.). Совсем недавно перфтороктановая кислота (ПФОК), прекурсор в наиболее распространенном процессе производства тефлона, а также используемый для изготовления покрытий для тканей и упаковки пищевых продуктов , стала проблемой для здоровья и окружающей среды, начиная с 2006 года (Соединенные Штаты, 2010), что позволяет предположить, что галогенуглероды, хотя которые считаются одними из самых инертных, также могут представлять опасность.
Галогенуглероды, в том числе те, которые сами по себе не представляют опасности, могут представлять проблемы с утилизацией отходов . Поскольку галогенуглероды не разлагаются в естественной среде, они имеют тенденцию накапливаться. Сжигание и случайные пожары могут привести к образованию агрессивных побочных продуктов, таких как соляная и плавиковая кислоты , а также ядов, таких как галогенированные диоксины и фураны . Виды Desulfitobacterium исследуются на предмет их потенциала в биоремедиации галогенных органических соединений. [8]
{{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ), урегулированное между сторонами, рассмотренное в Harr, J., Ed.; Ашер, М., Эд. (1996), Гражданский иск , Миннеаполис, Миннесота, США: Образовательные ресурсы Полыни{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ), цитируется в Архивах химической промышленности, Дело Аннистона, заархивированное 18 июля 2005 г. в Wayback Machine , Рабочей группой по окружающей среде, Вашингтон, округ Колумбия, 2002 г.{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
СМИ, связанные с галогенорганическими соединениями, на Викискладе?