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 галогеналканов , это бесцветный, сладко пахнущий, горючий 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 является биогенной .

Происшествие

Хлорметан — распространенный органогалоген , антропогенный или природный, в атмосфере. Природные источники производят приблизительно 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 CH3Cl , но в относительно незначительных количествах. [7] [8] Обширное исследование 30 видов полярных макроводорослей выявило выделение значительных количеств CH3Cl только у Gigartina skottsbergii и Gymnogongrus antarcticus . [9]

Биогенез

Растение солончака Batis maritima содержит фермент метилхлоридтрансферазу , которая катализирует синтез CH3Cl 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 ( Endocladia muricata ) и ледяное растение ( Mesembryanthemum crystallinum ), каждый из которых является известным производителем CH3Cl . [10] [11]

Сахарный тростник и выбросы метилхлорида

В сахарной промышленности органические отходы обычно сжигаются в процессе когенерации энергии . При загрязнении хлоридом эти отходы сгорают, выделяя метилхлорид в атмосферу. [12]

Межзвездные обнаружения

Хлорметан был обнаружен в маломассивной протозвездной двойной звезде класса 0, IRAS 16293 – 2422 , с использованием Atacama Large Millimeter Array (ALMA). Он также был обнаружен в комете 67P/Churyumov–Gerasimenko (67P/CG) с использованием прибора Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) на космическом аппарате Rosetta . [13] Обнаружения показывают, что хлорметан может образовываться в областях звездообразования до того, как образуются планеты или жизнь. [ необходима цитата ]

Хлорметан был обнаружен в космосе. [14]

Производство

Хлорметан (первоначально называвшийся «хлоргидратом метилена ») был одним из самых ранних открытых хлорорганических соединений, когда он был синтезирован французскими химиками Жаном-Батистом Дюма и Эженом-Мельхиором Пелиго в 1835 году путем кипячения смеси метанола , серной кислоты и хлорида натрия . [15] Этот метод является предшественником метода, используемого сегодня, в котором вместо серной кислоты и хлорида натрия используется хлористый водород . [16]

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

СН3ОН + HCl → СН3Cl + Н2О

Меньшее количество хлорметана получается при обработке смеси метана с хлором при повышенных температурах. Однако этот метод также производит более хлорированные соединения, такие как дихлорметан , хлороформ и четыреххлористый углерод . По этой причине хлорирование метана обычно практикуется только тогда, когда желательны и эти другие продукты. Этот метод хлорирования также совместно генерирует хлористый водород, что создает проблему утилизации. [5]

СН4 + Cl2 → СН3Cl + HCl
СН3Сl + Сl2 → СН2Сl2 + HCl​​
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl​​
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

Рассеивание в окружающей среде

CH 3 Cl измеряется в ходе Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) в нижних слоях атмосферы ( тропосфере ) на станциях по всему миру. Содержание дано в виде среднемесячных молярных долей без загрязнения в частях на триллион .

Большая часть метилхлорида, 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 несколькими естественными стоками, такими как океан, перенос в стратосферу, почва и т. д. [17] [18] [19]

С другой стороны, когда выделяемый метилхлорид попадает в воду, он быстро теряется из-за испарения . Период полураспада этого вещества с точки зрения испарения в реке, лагуне и озере составляет 2,1 ч, 25 ч и 18 дней соответственно. [20] [21]

Количество метилхлорида в стратосфере оценивается в 2 × 106 тонн в год, что составляет 20–25% от общего количества хлора, ежегодно выбрасываемого в стратосферу. [22] [23]

Использует

Широкое применение хлорметана заключается в производстве диметилдихлорсилана и родственных кремнийорганических соединений . [5] Эти соединения возникают в результате прямого процесса . Соответствующие реакции следующие (Me = CH 3 ):

x MeCl + Si → Me3SiCl , Me2SiCl2 , MeSiCl3 , Me4Si2Cl2 , ...​

Диметилдихлорсилан (Me2SiCl2 ) имеет особую ценность как прекурсор силиконов , но триметилсилилхлорид ( Me3SiCl ) и метилтрихлорсилан (MeSiCl3 ) также ценны. Меньшие количества используются в качестве растворителя в производстве бутилкаучука и в нефтепереработке .

Хлорметан используется как метилирующий и хлорирующий агент, например, при производстве метилцеллюлозы . Он также используется в ряде других областей: как экстрагент для смазок , масел и смол , как пропеллент и вспенивающий агент при производстве полистирольного пенополистирола, как местный анестетик , как промежуточное вещество в производстве лекарств, как носитель катализатора при низкотемпературной полимеризации , как жидкость для термометрического и термостатического оборудования и как гербицид .

Устаревшие приложения

Хлорметан был широко используемым хладагентом , но его использование было прекращено. Он был особенно опасен среди обычных хладагентов 1930-х годов из-за сочетания токсичности, воспламеняемости и отсутствия запаха по сравнению с другими токсичными хладагентами, такими как диоксид серы и аммиак . [24] Хлорметан также когда-то использовался для производства присадок к бензину на основе свинца ( тетраметилсвинец ).

Безопасность

Вдыхание хлорметанового газа вызывает эффекты на центральную нервную систему , схожие с алкогольной интоксикацией . TLV составляет 50 ppm, а MAC такая же. Длительное воздействие может иметь мутагенные эффекты. [5]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghijk Запись в базе данных веществ GESTIS Института охраны труда и здоровья
  2. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013. Королевское химическое общество . стр. 1033. doi :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". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  5. ^ abcde Россберг, М.; Лендл, В.; Пфлайдерер, Г.; Тёгель, А.; Дреер, Э.Л.; Лангер, Э.; Рассартс, Х.; Кляйншмидт, П.; Страк, Х.; Кук, Р.; Бек, Ю.; Липпер, К.-А.; Торкельсон, Т.Р.; Лёзер, Э.; Бойтель, КК; Манн, Т. (2006). «Хлорированные углеводороды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a06_233.pub2. ISBN 3527306730.
  6. ^ Gribble, Gordon (2023). Kinghorn, A. Douglas.; Falk, Heinz; Gibbons, Simon; Asakawa, Yoshinori; Liu, Ji-Kai; Dirsch, Verena M. (ред.). Естественно встречающиеся галогенорганические соединения . Прогресс в химии органических природных продуктов. Швейцария: Springer Nature. ISBN 978-3-031-26629-4.
  7. ^ Scarratt MG, Moore RM (1996). «Производство метилхлорида и метилбромида в лабораторных культурах морского фитопланктона». Mar Chem . 54 (3–4): 263–272. Bibcode : 1996MarCh..54..263S. doi : 10.1016/0304-4203(96)00036-9.
  8. ^ Scarratt MG, Moore RM (1998). «Производство бромистого метила и хлорида метила в лабораторных культурах морского фитопланктона II». Mar Chem . 59 (3–4): 311–320. Bibcode : 1998MarCh..59..311S. doi : 10.1016/S0304-4203(97)00092-3.
  9. ^ Laturnus F (2001). «Морские макроводоросли в полярных регионах как естественные источники летучих органогалогенов». Environ Sci Pollut Res . 8 (2): 103–108. Bibcode : 2001ESPR....8..103L. doi : 10.1007/BF02987302. PMID  11400635. S2CID  570389.
  10. ^ ab Ni X, Hager LP (1998). "Клонирование ДНК трансферазы метилхлорида Batis maritima и очистка фермента". Proc Natl Acad Sci USA . 95 (22): 12866–71. Bibcode : 1998PNAS...9512866N. doi : 10.1073/pnas.95.22.12866 . PMC 23635. PMID  9789006 . 
  11. ^ Ni X, Hager LP (1999). "Экспрессия трансферазы метилхлорида Batis maritima в Escherichia coli". Proc Natl Acad Sci USA . 96 (7): 3611–5. Bibcode : 1999PNAS...96.3611N. doi : 10.1073 /pnas.96.7.3611 . PMC 22342. PMID  10097085. 
  12. ^ Лоберт, Юрген; Кин, Виллиан; Йевич, Дженнифер (1999). «Глобальные выбросы хлора при сжигании биомассы: Реакционный инвентарь выбросов хлора». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 104 (D7): 8373–8389. Bibcode : 1999JGR...104.8373L. doi : 10.1029/1998JD100077 .
  13. ^ «ALMA и Rosetta обнаружили фреон-40 в космосе».
  14. ^ "ALMA и Rosetta обнаружили фреон-40 в космосе — разбив надежды на то, что эта молекула может быть маркером жизни". eso.org . Получено 3 октября 2017 г.
  15. ^ Крошар (Париж); Араго, Франсуа; Гей-Люссак, Жозеф Луи (1835). Annales de chimie et de Physique (на французском языке). Чез Крошар.
  16. ^ "Хлорметан". Американское химическое общество . Получено 2022-05-13 .
  17. ^ Fabian P, Borchers R, Leifer R, Subbaraya BH, Lal S, Boy M (1996). «Глобальное стратосферное распределение галогеноуглеродов». Atmospheric Environment . 30 (10/11): 1787–1796. Bibcode : 1996AtmEn..30.1787F. doi : 10.1016/1352-2310(95)00387-8.
  18. ^ Zhang W, Jiao Y, Zhu R, Rhew RC (2020). «Производство и потребление метилхлорида и метилбромида в прибрежных почвах антарктической тундры, подверженных деятельности морских животных». Environmental Science & Technology . 54 (20): 13354–13363. Bibcode : 2020EnST...5413354Z. doi : 10.1021/acs.est.0c04257. PMID  32935983. S2CID  221745138.
  19. ^ Carpenter LJ, Reimann S, Burkholder JB, Clerbaux C, Hall BD, Hossaini R, Laube JC, Yvon-Lewis SA (2014). «Обновление по ОРВ и другим газам, представляющим интерес для Монреальского протокола». ВМО (Всемирная метеорологическая организация), Научная оценка разрушения озонового слоя: 2014, Глобальный проект по исследованию и мониторингу озонового слоя .
  20. ^ Лайман, Уоррен; Розенблатт, Дэвид; Рил, Уильям (1982). Справочник по методам оценки химических свойств . McGraw-Hill. ISBN 9780070391758.
  21. ^ Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (1990). Токсикологический профиль хлорметана. Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (США). PMID  38412209.
  22. ^ Борхерс Р., Гунавардена Р., Расмуссен РА (1994). «Долгосрочная тенденция отдельных галогенированных углеводородов». Озон в тропосфере и стратосфере . НАСА: 259–262. 19950004240.
  23. ^ Crutzen PJ, Gidel LT (1983). «Тропосферные бюджеты антропогенных хлоруглеродов CO, CH4, CH3Cl и влияние различных источников NOx на тропосферный озон». Журнал геофизических исследований . 88 : 6641–6661. doi :10.1029/JC088iC11p06641.
  24. ^ https://archive.org/details/sim_consumer-reports_1936-07_1_3/page/5/mode/1up Отчеты Союза потребителей , т. 1, № 3, июль 1936 г., стр. 5.

Внешние ссылки