stringtranslate.com

хлорметан

Хлорметан , также называемый метилхлоридом , Хладагентом-40 , R-40 или HCC 40 , представляет собой органическое соединение с химической формулой CH 3 Cl . Один из галоалканов , это бесцветный, сладко пахнущий, легковоспламеняющийся газ. Метилхлорид является важнейшим реагентом в промышленной химии, хотя он редко присутствует в потребительских товарах [5] и ранее использовался в качестве хладагента . Большая часть хлорметана биогенна.

Вхождение

Хлорметан – это широко распространенный в атмосфере органогалоген антропогенного или природного происхождения. Природные источники производят около 4 100 000 000 кг/год. [6]

морской

Лабораторные культуры морского фитопланктона ( Phaeodactylum tricornutum , Phaeocystis sp., Thalassiosira weissflogii , Chaetoceros Calcitrans , Isochrysis sp., Porphyridium sp ., Synechococcus sp., Tetraselmis sp., Prorocentrum sp. и Emiliana huxleyi ) продуцируют CH 3 Cl, но в относительно незначительные суммы. [7] [8] Обширное исследование 30 видов полярных макроводорослей выявило выделение значительных количеств CH 3 Cl только у Gigartina skottsbergii и Gymnogongrus antarcticus . [9]

Биогенез

Солончаковое растение Batis maritima содержит фермент метилхлоридтрансферазу , катализирующий синтез CH 3 Cl из S-аденозин-L-метионина и хлорида . [10] Этот белок был очищен и экспрессирован в E. coli и, по-видимому, присутствует в других организмах, таких как грибы белой гнили ( Phellinus pomaceus ), красные водоросли ( Endoladia muricata ) и ледяное растение ( Mesembryanthemum Crystallinum ), каждый из которых из которых является известным производителем CH 3 Cl. [10] [11]

Сахарный тростник и выбросы метилхлорида

В промышленности по производству сахарного тростника органические отходы обычно сжигаются в процессе когенерации электроэнергии . При загрязнении хлоридами эти отходы горят, выделяя в атмосферу хлористый метил. [12]

Межзвездные обнаружения

Хлорметан был обнаружен в маломассивной протозвездной двойной системе класса 0 IRAS 16293–2422 с помощью Большой миллиметровой решетки Атакамы (ALMA). Он также был обнаружен в комете 67P/Чурюмова-Герасименко (67P/CG) с помощью орбитального спектрометра для ионного и нейтрального анализа Rosetta (ROSINA) на космическом корабле Rosetta . [13] Обнаружения показывают, что хлорметан может образовываться в регионах звездообразования до того, как образуются планеты или жизнь. [ нужна цитата ]

Хлорметан был обнаружен в космосе. [14]

Производство

Хлорметан был впервые синтезирован французскими химиками Жаном-Батистом Дюма и Эженом Пелиго в 1835 году путем кипячения смеси метанола , серной кислоты и хлорида натрия . Этот метод является предшественником используемого сегодня, в котором вместо серной кислоты и хлорида натрия используется хлористый водород . [15]

Хлорметан производят в промышленных масштабах путем обработки метанола соляной кислотой или хлористым водородом в соответствии с химическим уравнением : [5]

CH 3 OH + HCl → CH 3 Cl + H 2 O

Меньшее количество хлорметана получают при обработке смеси метана с хлором при повышенных температурах. Однако этот метод также дает более сильно хлорированные соединения, такие как дихлорметан , хлороформ и четыреххлористый углерод . По этой причине хлорирование метана обычно практикуется только тогда, когда желательны и другие продукты. Этот метод хлорирования также приводит к одновременному образованию хлористого водорода, что создает проблему утилизации. [5]

СН 4 + Cl 2 → СН 3 Cl + HCl
CH 3 Cl + Cl 2 → CH 2 Cl 2 + HCl
CH 2 Cl 2 + Cl 2 → CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 → CCl 4 + HCl

Распространение в окружающей среде

CH 3 Cl измерен в рамках Advanced Global Atmospheres Experiment (AGAGE) в нижних слоях атмосферы ( тропосфере ) на станциях по всему миру. Численность дана как среднемесячная мольная доля незагрязненных территорий в частях на триллион .

Большая часть хлористого метила, присутствующего в окружающей среде, в конечном итоге выбрасывается в атмосферу . После выброса в воздух время жизни этого вещества в атмосфере составляет около 10 месяцев с многочисленными естественными стоками, такими как океан, перенос в стратосферу, почву и т. д. [16] [17] [18]

С другой стороны, когда выделяемый метилхлорид попадает в воду, он быстро теряется в результате улетучивания . Период полураспада этого вещества с точки зрения улетучивания в реке, лагуне и озере составляет 2,1 часа, 25 часов и 18 дней соответственно. [19] [20]

Количество хлористого метила в стратосфере оценивается в 2 х 10 6 тонн в год, что составляет 20-25% от общего количества хлора, выбрасываемого в стратосферу ежегодно. [21] [22]

Использование

Крупномасштабное использование хлорметана осуществляется для производства диметилдихлорсилана и родственных кремнийорганических соединений . [5] Эти соединения возникают в результате прямого процесса . Соответствующие реакции (Me = CH 3 ):

x MeCl + Si → Me 3 SiCl, Me 2 SiCl 2 , MeSiCl 3 , Me 4 Si 2 Cl 2 , ...

Диметилдихлорсилан (Me 2 SiCl 2 ) представляет особую ценность в качестве предшественника силиконов , но также ценны триметилсилилхлорид (Me 3 SiCl) и метилтрихлорсилан (MeSiCl 3 ). В меньших количествах используется в качестве растворителя при производстве бутилкаучука и при нефтепереработке .

Хлорметан используется в качестве метилирующего и хлорирующего агента, например, при производстве метилцеллюлозы . Он также используется во множестве других областей: в качестве экстрагента для жиров , масел и смол , в качестве пропеллента и вспенивателя при производстве пенополистирола , в качестве местного анестетика , в качестве промежуточного продукта в производстве лекарств, в качестве носителя катализатора в низкотемпературная полимеризация , как жидкость для термометрического и термостатического оборудования, а также как гербицид .

Устаревшие приложения

Хлорметан был широко используемым хладагентом , но его использование было прекращено. Хлорметан также когда-то использовался для производства присадок к бензину на основе свинца ( тетраметилсвинца ).

Безопасность

Вдыхание газообразного хлорметана вызывает эффекты на центральную нервную систему , аналогичные алкогольной интоксикации . TLV составляет 50 частей на миллион, а MAC такой же. Длительное воздействие может иметь мутагенные эффекты. [5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghijk Запись в базе данных веществ GESTIS Института безопасности и гигиены труда.
  2. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Королевское химическое общество . п. 1033. дои : 10.1039/9781849733069. ISBN 978-0-85404-182-4.
  3. ^ abcde Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0403». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ ab «Метилхлорид». Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ abcde Россберг, М.; Лендл, В.; Пфлайдерер, Г.; Тёгель, А.; Дреер, Э.Л.; Лангер, Э.; Рассартс, Х.; Кляйншмидт, П.; Страк (2006). «Хлорированные углеводороды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a06_233.pub2. ISBN 978-3527306732.
  6. ^ Гриббл, Гордон (2023). Кингхорн, А. Дуглас; Фальк, Хайнц, Гиббонс, Саймон; Асакава, Ёсинори; Лю, Цзи-Кай; Дирш, Верена М. Чам (ред.). Природные галогенорганические соединения . Прогресс в химии органических природных продуктов. Швейцария: Природа Спрингера. ISBN 3-031-26629-3.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список редакторов ( ссылка )
  7. ^ Скарратт М.Г., Мур Р.М. (1996). «Производство метилхлорида и метилбромида в лабораторных культурах морского фитопланктона». Мар Чем . 54 (3–4): 263–272. Бибкод : 1996Март..54..263С. дои : 10.1016/0304-4203(96)00036-9.
  8. ^ Скарратт М.Г., Мур Р.М. (1998). «Производство бромистого метила и хлористого метила в лабораторных культурах морского фитопланктона II». Мар Чем . 59 (3–4): 311–320. Бибкод : 1998Март..59..311С. дои : 10.1016/S0304-4203(97)00092-3.
  9. ^ Латурнус Ф (2001). «Морские макроводоросли в полярных регионах как природные источники летучих органогалогенов». Environ Sci Pollut Res . 8 (2): 103–108. дои : 10.1007/BF02987302. PMID  11400635. S2CID  570389.
  10. ^ ab Ni X, Hager LP (1998). «Клонирование кДНК метилхлоридтрансферазы Batis maritima и очистка фермента». Proc Natl Acad Sci США . 95 (22): 12866–71. Бибкод : 1998PNAS...9512866N. дои : 10.1073/pnas.95.22.12866 . ПМК 23635 . ПМИД  9789006. 
  11. ^ Ni X, Hager LP (1999). «Экспрессия метилхлоридтрансферазы Batis maritima в Escherichia coli». Proc Natl Acad Sci США . 96 (7): 3611–5. Бибкод : 1999PNAS...96.3611N. дои : 10.1073/pnas.96.7.3611 . ПМК 22342 . ПМИД  10097085. 
  12. ^ Лоберт, Юрген; Кин, Виллиан; Йевич, Дженнифер (1999). «Глобальные выбросы хлора в результате сжигания биомассы: инвентаризация выбросов реактивного хлора». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 104 (Д7): 8373–8389. Бибкод : 1999JGR...104.8373L. дои : 10.1029/1998JD100077 .
  13. ^ «ALMA и Rosetta обнаруживают фреон-40 в космосе» .
  14. ^ «ALMA и Rosetta обнаруживают фреон-40 в космосе - большие надежды на то, что молекула может быть маркером жизни» . eso.org . Проверено 3 октября 2017 г.
  15. ^ «Хлорметан». Американское химическое общество . Проверено 13 мая 2022 г.
  16. ^ Фабиан П., Борчерс Р., Лейфер Р., Суббарайя Б.Х., Лал С., Бой М. (1996). «Глобальное стратосферное распределение галогенуглеродов». Атмосферная среда . 30 (11.10): 1787–1796. Бибкод : 1996AtmEn..30.1787F. дои : 10.1016/1352-2310(95)00387-8.
  17. ^ Чжан В., Цзяо Ю, Чжу Р, Рю RC (2020). «Производство и потребление метилхлорида и метилбромида в почвах прибрежной антарктической тундры, подверженных деятельности морских животных». Экологические науки и технологии . 54 (20): 13354–13363. Бибкод : 2020EnST...5413354Z. doi : 10.1021/acs.est.0c04257. PMID  32935983. S2CID  221745138.
  18. ^ Карпентер Л.Дж., Рейманн С., Беркхолдер Дж.Б., Клербо С., Холл Б.Д., Хоссаини Р., Лаубе Дж.К., Ивон-Льюис С.А. (2014). «Обновленная информация об ОРВ и других газах, представляющих интерес для Монреальского протокола». ВМО (Всемирная метеорологическая организация), Научная оценка разрушения озона: 2014 г., Глобальный проект исследования и мониторинга озона .
  19. ^ Лайман, Уоррен; Розенблатт, Дэвид; Рил, Уильям (1982). Справочник по методам оценки химических свойств . МакГроу-Хилл. ISBN 9780070391758.
  20. ^ Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) (1990). «Токсикологический профиль хлорметана». {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  21. ^ Борчерс Р., Гунавардена Р., Расмуссен Р.А. (1994). «Долгосрочная тенденция отдельных галогенированных углеводородов»: 259–262. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  22. ^ Крутцен П.Дж., Гидель LT (1983). «Тропосферный баланс антропогенных хлоруглеродов CO, CH4, CH3Cl и влияние различных источников NOx на тропосферный озон». Журнал геофизических исследований . 88 : 6641–6661. дои : 10.1029/JC088iC11p06641.

Внешние ссылки