Хлоридорганический

редактировать
Хлороформ2.svg .. Хлороформ-3D-vdW.png
Два представления. хлорорганического соединения. хлороформа.

Хлорорганического соединения, хлорорганическое соединение, хлороуглерод или хлорированный углеводород представляет собой органическое соединение, содержащее по меньшей мере один ковалентно связанный атом хлор, который влияет на химическое поведение молекулы. Класс хлоралканов (алканы с одним или несколькими атомами водорода, замещенными хлором) представляет собой общие примеры. Большое структурное разнообразие и различные химические свойства хлорорганических соединений приводят к широкому кругу названий и применений. Хлоридорганические соединения являются очень полезными соединениями во многих сферах применения, но некоторые из них вызывают серьезную озабоченность по поводу окружающей среды.

Содержание

  • 1 Физические и химические свойства
  • 2 Естественное происхождение
  • 3 Получение
    • 3.1 Из хлора
    • 3.2 Реакция с хлористым водородом
    • 3.3 Другие хлорирующие агенты
  • 4 Реакции
  • 5 Области применения
    • 5.1 Винилхлорид
    • 5.2 Хлорметаны
    • 5.3 Пестициды
    • 5.4 Изоляторы
  • 6 Токсичность
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Физические и химические свойства

Хлорирование изменяет физические свойства углеводородов несколькими способами. Соединения обычно плотнее, чем вода, из-за более высокого атомного веса хлора по сравнению с водородом. Алифатические хлорорганические соединения являются алкилирующими агентами, потому что хлорид является уходящей группой.

Естественное происхождение

Многие хлорорганические соединения были выделены из природных источников, от бактерий до людей. Хлорированные органические соединения обнаружены почти в каждом классе биомолекул, включая алкалоиды, терпены, аминокислоты, флавоноиды, стероиды и жирные кислоты. Хлоридорганические соединения, в том числе диоксины, образуются в условиях высоких температур при лесных пожарах, а диоксины были обнаружены в сохранившемся пепле от пожаров, возникших при молнии, которые предшествовали синтетическим диоксинам. Кроме того, из морских водорослей были выделены различные простые хлорированные углеводороды, включая дихлорметан, хлороформ и четыреххлористый углерод. Большая часть хлорметана в окружающей среде образуется естественным путем в результате биологического разложения, лесных пожаров и вулканов.

Природный хлорорганический компонент эпибатидин, алкалоид, выделенный из древесных лягушек, обладает сильным обезболивающим действием и стимулировал исследования новых обезболивающих. Однако из-за неприемлемого терапевтического индекса он больше не исследуется для потенциальных терапевтических целей. Лягушки получают эпибатидин с пищей, а затем выделяют его на коже. Вероятными источниками питания являются жуки, муравьи, клещи и мухи.

Получение

Из хлора

алканов и арил алканов можно хлорировать под действием свободных радикалов. условиях, с УФ-светом. Однако степень хлорирования трудно контролировать. Арилхлориды могут быть получены галогенированием Фриделя-Крафтса с использованием хлора и катализатора кислота Льюиса.

Реакция галоформ с использованием хлора и гидроксид натрия, также может образовывать алкилгалогениды из метилкетонов и родственных соединений. Ранее таким образом производился хлороформ.

Хлор присоединяется к кратным связям алкенов и алкинов, давая ди- или тетрахлорсоединения.

Реакция с хлористым водородом

Алкены реагируют с хлористым водородом (HCl) с образованием алкилхлоридов. Например, промышленное производство хлорэтана осуществляется реакцией этилена с HCl:

H2C = CH 2 + HCl → CH 3CH2Cl

In оксихлорирование, хлористый водород вместо более дорогого хлора для той же цели:

CH2= CH 2 + 2 HCl + ⁄ 2O2→ ClCH 2CH2Cl + H2O.

Вторичные и третичные спирты реагируют с хлористым водородом с образованием соответствующих хлоридов. В лаборатории аналогичная реакция с участием хлорида цинка в концентрированной соляной кислоте :

R - OH + HCl → Δ ZnCl 2 R - Cl алкилгалогенид + H 2 O {\ displaystyle {\ ce {{R-OH} + HCl ->[{\ ce {ZnCl2}}] [\ Delta] {\ overset {алкил \ галогенид} {R-Cl}} + H2O}}}{\displaystyle {\ce {{R-OH}+HCl->[{ \ ce {ZnCl2}}] [\ Delta] {\ overset {алкил \ галогенид} {R-Cl}} + H2O}}

Вызывается реагент Лукаса, эта смесь когда-то использовалась в качественном анализе органических веществ для классификации спиртов.

Другие хлорирующие агенты

Алкилхлориды наиболее легко получить путем обработки спиртов тионилхлоридом (SOCl 2) или пентахлорид фосфора (PCl 5), но также обычно с сульфурилхлоридом (SO 2Cl2) и трихлоридом фосфора (PCl 3):

ROH + SOCl 2 → RCl + SO 2 + HCl
3 ROH + PCl 3 → 3 RCl + H 3PO3
ROH + PCl 5 → RCl + POCl 3 + HCl

В лаборатории особенно удобен тионилхлорид, поскольку побочные продукты являются газообразными. В качестве альтернативы можно использовать реакцию Аппеля :

Схема реакции Аппеля.png

Реакции

Алкилхлориды - универсальные строительные блоки в органической химии. В то время как алкилбромиды и иодиды более реакционноспособны, алкилхлориды, как правило, менее дороги и более доступны. Алкилхлориды легко подвергаются атаке нуклеофилов.

При нагревании алкилгалогенидов с гидроксидом натрия или водой получают спирты. Реакция с алкоксидами или получение простых эфиров в синтезе простого эфира Вильямсона ; реакция с тиолами дает тиоэфиры. Алкилхлориды легко реагируют с аминами с образованием замещенных аминов. Алкилхлориды заменены более мягкими галогенидами, такими как иодид, в реакции Финкельштейна. Также возможны реакции с другими псевдогалогенидами, такими как азид, цианид и тиоцианат. В присутствии сильного основания алкилхлориды подвергаются дегидрогалогенированию с образованием алкенов или алкинов.

Алкилхлориды реагируют с магнием с образованием реагентов Гриньяра, превращая электрофильное соединение в нуклеофильное соединение. Реакция Вюрца восстанавливает два алкилгалогенида для соединения с натрием.

Применения

Винилхлорид

Самым крупным применением хлорорганической химии является производство винилхлорид. Годовое производство в 1985 году составляло около 13 миллиардов килограммов, почти весь из которых был переработан в поливинилхлорид (ПВХ).

Хлорметаны

Наиболее низкомолекулярные хлорированные углеводороды, такие как хлороформ, дихлорметан, дихлорэтен и трихлорэтан - полезные растворители. Эти растворители имеют тенденцию быть относительно неполярными ; поэтому они не смешиваются с водой и эффективны при очистке, такой как обезжиривание и химчистка. Ежегодно производится несколько миллиардов килограммов хлорированного метана, в основном за счет хлорирования метана:

CH4+ x Cl 2 → CH 4-x Clx+ x HCl

Наиболее важным является дихлорметан, который в основном используется в качестве растворителя. Хлорметан является предшественником хлорсиланов и силиконов. Исторически значимым, но меньшим по масштабу является хлороформ, в основном предшественник хлордифторметана (CHClF 2) и тетрафторэтена, который используется при производстве тефлона.

Пестициды

Двумя основными группами хлорорганических инсектицидов являются соединения типа ДДТ и хлорированные алициклические соединения. Их механизм действия несколько отличается.

Изоляторы

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) когда-то были широко используемыми электрическими изоляторами и теплообменниками агенты. Их использование, как правило, было прекращено из-за проблем со здоровьем. ПХД были заменены полибромированными дифениловыми эфирами (ПБДЭ), которые вызывают аналогичную токсичность и биоаккумуляцию.

Токсичность

Некоторые типы хлорорганических соединений обладают значительной токсичностью для растений или животных, включая человека. Диоксины, образующиеся при сжигании органических веществ в присутствии хлора, являются стойкими органическими загрязнителями, которые представляют опасность при попадании в окружающую среду, как и некоторые инсектициды (такие как ДДТ ). Например, ДДТ, который широко использовался для борьбы с насекомыми в середине 20 века, также накапливается в пищевых цепях, как и его метаболиты DDE и DDD, и вызывает репродуктивные проблемы ( например, истончение яичной скорлупы) у некоторых видов птиц. ДДТ также представляет дополнительные проблемы для окружающей среды, поскольку он чрезвычайно подвижен, его следы обнаруживаются даже в Антарктиде, несмотря на то, что химическое вещество там никогда не использовалось. Некоторые хлорорганические соединения, такие как серные иприты, азотные иприты и люизит, даже используются в качестве химического оружия из-за их токсичности.

Однако присутствие хлора в органическом соединении не гарантирует токсичности. Некоторые хлорорганические соединения считаются достаточно безопасными для употребления в пищевых продуктах и ​​лекарствах. Например, горох и бобы содержат природный хлорированный растительный гормон 4-хлориндол-3-уксусную кислоту (4-Cl-IAA); и подсластитель сукралоза (Splenda) широко используется в диетических продуктах. По состоянию на 2004 год во всем мире было одобрено как минимум 165 хлорорганических соединений для использования в качестве фармацевтических препаратов, включая природный антибиотик ванкомицин, антигистамин лоратадин (Кларитин), антидепрессант сертралин (Золофт), противоэпилептическое ламотриджин (Lamictal) и ингаляционный анестетик изофлуран.

Рэйчел Карсон в своей работе 1962 г. привлекли внимание общественности к проблеме токсичности пестицидов ДДТ книга Тихая весна. Хотя многие страны отказались от использования некоторых типов хлорорганических соединений, таких как запрет США на ДДТ, стойкие остатки ДДТ, ПХБ и других хлорорганических соединений продолжают обнаруживаться у людей и млекопитающих по всей планете спустя много лет после того, как производство и использование были ограничены.. В арктических районах особенно высокие уровни обнаружены у морских млекопитающих. Эти химические вещества концентрируются в организме млекопитающих и даже встречаются в грудном молоке человека. У некоторых видов морских млекопитающих, особенно тех, которые производят молоко с высоким содержанием жира, у самцов обычно гораздо более высокий уровень содержания жира, поскольку самки снижают их концентрацию, передаваясь потомству в процессе лактации.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-01 14:37:55
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте