یک ترکیب کلر آلی، کلروکربن یا هیدروکربن کلردار، یک ماده آلی حاوی حداقل یک اتم کلر با پیوند کووالانسی است که بر رفتار شیمیایی مولکول تأثیر می گذارد. کلاس کلروآلکان ها (آلکان هایی با یک یا چند اتم هیدروژن جایگزین شده با کلر) مثال های کلی را ارائه می دهد. تنوع ساختاری گسترده و خواص شیمیایی مختلف کلرهای آلی منجر به طیف گسترده ای از نام ها و کاربردها می شود. ارگانوکلریدها مواد بسیار مفیدی در بسیاری از کاربردها هستند، اما برخی از آنها یک مشکل زیست محیطی جدی ایجاد می کنند.
تاثیر بر خواص
کلرزنی خواص فیزیکی هیدروکربن ها را به روش های مختلفی تغییر می دهد. ترکیبات به دلیل وزن اتمی کلر بالاتر در مقایسه با هیدروژن، چگال تر از آب هستند. کلریدهای آلیفاتیک عوامل آلکیله کننده هستند زیرا کلرید گروه خروجی است.
تعیین ترکیبات کلر آلی
بسیاری از این ترکیبات از منابع طبیعی، از باکتری ها گرفته تا انسان، جدا شده اند. ترکیبات آلی کلردار تقریباً در هر دسته از مولکول‌های زیستی از جمله آلکالوئیدها، ترپن‌ها، اسیدهای آمینه، فلاونوئیدها، استروئیدها و اسیدهای چرب یافت می‌شوند. ارگانوکلریدها، از جمله دیوکسین ها، در محیط با دمای بالا آتش سوزی های جنگلی تشکیل می شوند، و دیوکسین ها در خاکستر حفظ شده ناشی از آتش صاعقه که پیش از دیوکسین های مصنوعی بوده است، یافت شده است.
علاوه بر این، انواع مختلفی از هیدروکربن های کلردار ساده، از جمله دی کلرومتان، کلروفرم، و تتراکلرید کربن، از جلبک دریایی جدا شده اند. بیشتر کلرومتان موجود در محیط به طور طبیعی از طریق تخریب زیستی، آتش سوزی جنگل ها و آتشفشان ها تشکیل می شود. ترکیبات کلر آلی در روغن نیز به طور گسترده ای شناخته شده است (طبق GOST - R 52247-2004).
Epibatidine
اپی‌باتیدین ارگانوکلر طبیعی، یک آلکالوئید جدا شده از قورباغه‌های درختی، دارای اثر ضد درد قوی است و تحقیقات در مورد داروهای مسکن جدید را تحریک می‌کند. قورباغه ها اپی باتیدین را از طریق غذا دریافت می کنند و سپس آن را روی پوست خود جدا می کنند. منابع غذایی احتمالی سوسک، مورچه، کنه و مگس هستند.
آلکان
آلکان ها و آریلالکان ها را می توان تحت شرایط رادیکال آزاد با پرتو فرابنفش کلر کرد. با این حال، درجه کلر به سختی قابل کنترل است. کلریدهای آریل را می توان با هالوژناسیون فریدل کرافت با استفاده از کلر و کاتالیزور اسید لوئیس تهیه کرد. روشهای تعیین کلر آلیترکیبات شامل استفاده از این کاتالیزور می باشد. روش های دیگر نیز در مقاله ذکر شده است.
واکنش هالوفرم با استفاده از کلر و هیدروکسید سدیم همچنین قادر به تولید آلکیل هالیدها از متیل کتون ها و ترکیبات مرتبط است. کلروفرم قبلاً از این طریق تولید می شد.
کلر آلکن‌ها و آلکین‌ها را به پیوندهای متعدد اضافه می‌کند و ترکیبات دی یا تتراکلر می‌دهد.
آلکیل کلرید
آلکیل کلریدها بلوک های ساختمانی همه کاره در شیمی آلی هستند. اگرچه آلکیل برومیدها و یدیدها واکنش پذیرتر هستند، آلکیل کلریدها ارزان تر و به راحتی در دسترس هستند. آلکیل کلریدها به راحتی توسط هسته دوست ها مورد حمله قرار می گیرند.
گرم کردن آلکیل هالیدها با هیدروکسید سدیم یا آب الکل می دهد. واکنش با آلکوکسیدها یا آراکسیدها استرها را در سنتز اتر ویلیامسون می دهد. واکنش با تیول ها باعث ایجاد تیواتر می شود. آلکیل کلریدها به آسانی با آمین ها واکنش داده و آمین های جایگزین را تشکیل می دهند. آلکیل کلریدها با هالیدهای نرم تری مانند یدید در واکنش فینکلشتاین جایگزین می شوند.
واکنش با سایر پسودوهالیدها مانند آزید، سیانید و تیوسیانات نیز امکان پذیر است. در حضور یک باز قوی، کلریدهای آلکیل تحت هیدروهالوژناسیون قرار می گیرند و آلکن ها یا آلکین ها را تشکیل می دهند.
آلکیل کلریدها با منیزیم واکنش می دهند و معرف های گریگنارد را تشکیل می دهند و یک ترکیب الکتروفیل را به یک ترکیب هسته دوست تبدیل می کنند. واکنش Wurtz دو آلکیل هالید را با سدیم به روش احیا ترکیب می کند.
برنامه
بزرگترین برنامهشیمی کلر آلی تولید وینیل کلرید است. تولید سالانه در سال 1985 حدود 13 میلیارد کیلوگرم بود که تقریباً تمام آن به پلی وینیل کلراید (PVC) تبدیل شد. تعیین ترکیبات کلر آلی (طبق GOST) فرآیندی است که بدون تجهیزات استاندارد خاص انجام نمی شود.
اکثر هیدروکربن های کلردار با وزن مولکولی کم مانند کلروفرم، دی کلرومتان، دی کلرواتان و تری کلرواتان حلال های مفیدی هستند. این حلال ها تمایل به نسبتا غیر قطبی دارند. بنابراین با آب غیر قابل اختلاط بوده و در پاکسازی مانند چربی زدایی و خشکشویی موثر هستند. این تصفیه همچنین برای روشهای تعیین ترکیبات کلر آلی (روغن و سایر مواد در این ترکیبات بسیار غنی هستند) صدق می‌کند.
مهمترین آن دی کلرومتان است که عمدتاً به عنوان حلال استفاده می شود. کلرومتان پیش ماده ای برای کلروسیلان ها و سیلیکون ها است. کلروفرم از نظر تاریخی مهم اما کوچکتر است، که عمدتاً پیش ماده ای برای کلرودی فلورومتان (CHClF2) و تترا فلوئورواتن است که در ساخت تفلون استفاده می شود.
دو گروه اصلی حشره کش های ارگانوکلره موادی مانند DDT و محلول های آلی حلقه ای کلردار هستند. مکانیسم اثر آنها کمی با ترکیبات کلر آلی موجود در روغن متفاوت است.
ترکیبات شبه DDT
مواد شبه DDT روی سیستم عصبی محیطی اثر می گذارند. در کانال سدیم آکسون از بسته شدن گیت پس از فعال شدن و دپلاریزاسیون جلوگیری می کنند.غشاها یون‌های سدیم از غشای عصبی نفوذ می‌کنند و با افزایش تحریک‌پذیری عصبی، یک «پتانسیل پست» منفی بی‌ثبات‌کننده ایجاد می‌کنند. این نشت باعث ترشحات مکرر در نورون، خود به خود یا پس از یک محرک می شود.
سیکلودین های کلردار شامل آلدرین، دیلدرین، اندرین، هپتاکلر، کلردان و اندوسولفان هستند. مدت زمان قرار گرفتن در معرض از 2 تا 8 ساعت منجر به کاهش فعالیت سیستم عصبی مرکزی (CNS) و به دنبال آن تحریک پذیری، لرزش و سپس تشنج می شود. مکانیسم اثر اتصال حشره کش ها در محل GABA در کمپلکس یونوفور کلرید گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA) است که از ورود کلرید به عصب جلوگیری می کند.
نمونه های دیگر عبارتند از دیکوفول، میرزک، کپون و پنتاکلروفنول. بسته به ساختار مولکولی آنها می توانند آبدوست یا آبگریز باشند.
بی فنیل
بی فنیل های پلی کلره (PCB) زمانی عایق های الکتریکی و سیالات انتقال حرارت به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفتند. استفاده از آنها به طور کلی به دلیل نگرانی های بهداشتی متوقف شده است. PCB ها با دی فنیل اترهای پلی برومینه (PBDE) جایگزین شده اند که مسمومیت و مشکلات زیستی مشابهی ایجاد می کنند.
برخی از انواع ترکیبات کلر آلی برای گیاهان یا حیوانات از جمله انسان بسیار سمی هستند. دیوکسین‌ها که از سوزاندن مواد آلی در حضور کلر تولید می‌شوند، آلاینده‌های آلی پایداری هستند که مانند برخی حشره‌کش‌ها (مثلمانند DDT).
برای مثال، DDT که در اواسط قرن بیستم به طور گسترده برای کنترل حشرات استفاده می شد، در زنجیره های غذایی مانند متابولیت های آن DDE و DDD نیز تجمع می یابد و باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم تولید مثل می شود (به عنوان مثال، نازک شدن پوسته تخم مرغ) در برخی از گونه های پرندگان. برخی از ترکیبات این نوع مانند خردل گوگردی، نیتروژن خردل و لویزیت به دلیل سمی بودن حتی به عنوان سلاح شیمیایی نیز استفاده می شوند.
مسمومیت با ترکیبات کلر آلی
با این حال، وجود کلر در یک ترکیب آلی سمیت ایجاد نمی کند. برخی از ارگانوکلریدها برای مصرف مواد غذایی و دارویی به اندازه کافی ایمن در نظر گرفته می شوند. به عنوان مثال، نخود و لوبیا حاوی هورمون طبیعی گیاهی کلردار 4-کلریندول-3-استیک اسید و شیرین کننده سوکرالوز (Splenda) به طور گسترده در محصولات غذایی استفاده می شود.
تا سال 2004، حداقل 165 ارگانوکلرید برای استفاده به عنوان دارو در سراسر جهان تأیید شد، از جمله آنتی بیوتیک طبیعی وانکومایسین، آنتی هیستامین لوراتادین (کلاریتین)، سرترالین ضد افسردگی (Zoloft)، لاموتریژین ضد صرع (Lamic)، و داروهای استنشاقی ایزوفلوران بی حس کننده شناخت این ترکیبات برای تعیین ترکیبات کلر آلی در روغن (طبق GOST) ضروری است.
یافته‌های دانشمندان
راشل کارسون سمیت آفت کش DDT را در کتاب خود بهار خاموش در سال 1962 به عموم مردم آورد. اگرچه بسیاری از کشورها فعالیت خود را متوقف کرده انداستفاده از انواع خاصی از ترکیبات کلر آلی، مانند ممنوعیت DDT ایالات متحده، DDT پایدار، PCBs، و سایر باقیمانده های آلی کلر، هنوز در انسان ها و پستانداران در سراسر کره زمین، سال ها پس از محدود شدن تولید و استفاده، یافت می شود.
در نواحی قطب شمال، به ویژه سطوح بالایی در پستانداران دریایی یافت می شود. این مواد شیمیایی در پستانداران متمرکز شده و حتی در شیر مادر نیز یافت می شود. در برخی از گونه‌های پستانداران دریایی، به‌ویژه آنهایی که شیر پرچرب تولید می‌کنند، نرها تمایل به سطوح بسیار بالاتری دارند زیرا ماده‌ها با انتقال مواد به فرزندان از طریق شیردهی، غلظت آنها را کاهش می‌دهند. همچنین، این مواد را می توان در روغن یافت، که هنگام تعیین ترکیبات کلر آلی در روغن (طبق GOST) مهم است که در نظر گرفته شود. معمولاً به آفت کش ها اشاره دارد، اگرچه می تواند به هر ترکیبی از این نوع نیز اشاره کند.
آفت کش های ارگانوکلر را می توان بر اساس ساختار مولکولی آنها طبقه بندی کرد. آفت‌کش‌های سیکلوپنتادین ساختارهای حلقه‌ای آلیفاتیک هستند که از واکنش‌های Pentachlorocyclopentadiene Diels-Alder مشتق شده‌اند و شامل کلردان، نوناکلر، هپتاکلر، هپتاکلر اپوکسید، دیلدرین، آلدرین، اندرین، میرکس و کپون هستند. سایر زیرگروه‌های آفت‌کش‌های ارگانوکلرین خانواده DDT و ایزومرهای هگزاکلروسیکلو هگزان هستند. همه این آفت کش ها حلالیت و فراریت کمی دارند و در برابر فرآیندهای تخریب در محیط مقاوم هستند. سمیت و ماندگاری آنها در محیط باعث شده استمحدودیت یا تعلیق برای اکثر استفاده‌ها در ایالات متحده.
آفت کش ها
آفت کش های ارگانوکلرین در از بین بردن آفات به خصوص حشرات بسیار موثر هستند. اما بسیاری از این محصولات شیمیایی توسط فعالان محیط زیست و مصرف کنندگان به دلیل یکی از آفت کش های ارگانکلر شناخته شده و ممنوع شده: دی کلرودی فنیل تریکواتان، که بیشتر به عنوان DDT شناخته می شود، منفی تلقی می شوند.
آفت‌کش‌های ارگانکلر مواد شیمیایی با کربن، کلر و هیدروژن هستند. همانطور که سرویس ماهی و حیات وحش ایالات متحده توضیح داد، پیوندهای کلر-کربن به ویژه قوی هستند که از تجزیه یا حل شدن سریع این مواد شیمیایی در آب جلوگیری می کند. این ماده شیمیایی همچنین چربی را جذب می کند و در بافت چربی حیواناتی که آن را مصرف می کنند تجمع می یابد.
دوام شیمیایی آفت‌کش‌های ارگانکلر یکی از دلایلی است که باعث می‌شود به اندازه یک حشره‌کش مؤثر و بالقوه مضر باشد - می‌تواند برای مدت طولانی از محصولات محافظت کند، اما می‌تواند در بدن حیوان نیز باقی بماند.
همراه با DDT، سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده استفاده از سایر آفت کش های ارگانوکلر مانند آلدرین، دیلدرین، هپتاکلر، میرکس، کلردکون و کلردان را ممنوع کرده است. اروپا به طور مشابه بسیاری از آفت کش های ارگانوکلر را ممنوع کرده است، اما در هر دو منطقه، مواد شیمیایی ارگانوکلر هنوز هم مواد فعال در تعدادی از محصولات کنترل آفات خانگی، باغی و محیطی هستند.محیط زیست، با توجه به EPA. آفت کش های ارگانوکلرین نیز در کشورهای در حال توسعه در سراسر جهان برای مصارف کشاورزی بسیار محبوب هستند.
چه در حال بررسی زمین‌های کشاورزی باشید تا مطمئن شوید که هنوز با آفت‌کش‌های ارگانیک کلر در تابستان پر است، یا آب را برای وجود ترکیبات کلر آلی بررسی می‌کنید، آزمایش بهترین راه برای یافتن اینکه آیا این مواد شیمیایی در نزدیکی شما هستند یا خیر است. برای آزمایش این مواد شیمیایی می توان از روش های EPA 8250A و 8270B استفاده کرد. 8250A می تواند زباله، خاک و آب را آزمایش کند، در حالی که 8270B از کروماتوگرافی گازی/طیف سنجی جرمی (GC/MS) استفاده می کند.
اگرچه آفت‌کش‌های آلی کلر بیشتر به دلیل آسیب رساندن به توانایی برخی از پرندگان برای تخم‌گذاری سالم شناخته شده‌اند، اما این مواد شیمیایی بر انسان‌هایی که آفت‌کش‌ها مصرف می‌کنند یا استنشاق می‌کنند، تأثیر منفی می‌گذارند. استنشاق یا مصرف تصادفی ماهی یا بافت حیوانی آلوده محتمل ترین راه بلع آفت کش های ارگانوکلرین است. برای تأیید اینکه فردی دارای علائم مسمومیت با کلر آلی است، معمولاً خون یا ادرار به دانشگاه یا سازمان دولتی ارسال می شود که از GC/MS برای آزمایش ترکیبات شیمیایی استفاده می کند.
علائم مسمومیت
علائم هشداردهنده مسمومیت با آفت کش‌های ارگانیک شامل تشنج، توهم، سرفه، بثورات پوستی، استفراغ، درد شکمی، سردرد، گیجی و احتمالاً تنفسی است.نارسایی طبق گفته متیو وانگ، دکترا، دکترا، و مرکز پزشکی Beth Israel Deaconess، Medscape. اگرچه ممنوعیت بسیاری از این آفت کش ها در ایالات متحده و اروپا وجود دارد، اما استفاده از آنها در سایر نقاط جهان و ذخیره سازی در بخش هایی از ایالات متحده و اروپا شرایطی را ایجاد می کند که مسمومیت با کلر آلی هنوز امکان پذیر است.
آفت‌کش‌های ارگانکلر شامل تعداد زیادی از مواد شیمیایی پایدار هستند که هم مؤثر هستند و هم خطرات قابل توجهی در سراسر جهان دارند.
اگرچه ترکیبات آلی هالوژنه در طبیعت نسبتاً کمیاب هستند، اما بسیاری از این ترکیبات از منابع طبیعی، از باکتری تا انسان، جدا شده اند. نمونه‌هایی از ترکیبات طبیعی کلر وجود دارد که تقریباً در هر کلاس از مولکول‌های زیستی یافت می‌شوند، از جمله آلکالوئیدها، ترپن‌ها، اسیدهای آمینه، فلاونوئیدها، استروئیدها و اسیدهای چرب.
ارگانوکلریدها، از جمله دیوکسین‌ها، در محیط با دمای بالا آتش‌سوزی جنگل‌ها تشکیل می‌شوند، و دیوکسین‌ها در خاکستر حفظ‌شده آتش‌های صاعقه‌ای که قبل از دیوکسین‌های مصنوعی یافت می‌شوند، یافت شده‌اند. علاوه بر این، هیدروکربن های کلردار ساده مختلف، از جمله دی کلرومتان، کلروفرم، و تتراکلرید کربن، از جلبک دریایی جدا شده است.
بیشتر کلرومتان موجود در محیط به طور طبیعی توسط تجزیه زیستی، آتش سوزی جنگل ها و آتشفشان ها تولید می شود. اپی‌باتیدین ارگانوکلر طبیعی، یک آلکالوئید جدا شده از قورباغه‌های درختی، دارای اثر ضد درد قوی است وتحقیقات در مورد داروهای مسکن جدید را تحریک می کند.
دیوکسین
برخی از انواع ترکیبات کلر آلی برای گیاهان یا حیوانات از جمله انسان بسیار سمی هستند. دیوکسین ها که هنگام سوزاندن مواد آلی در حضور کلر تشکیل می شوند و برخی حشره کش ها مانند DDT آلاینده های آلی پایداری هستند که خطرات زیست محیطی ایجاد می کنند. به عنوان مثال، استفاده بیش از حد از DDT در اواسط قرن بیستم، که در حیوانات انباشته شد، منجر به کاهش شدید جمعیت برخی از پرندگان شد. حلال های کلردار، در صورت استفاده نادرست و دفع، مشکلات آلودگی آب های زیرزمینی ایجاد می کنند.
برخی از ارگانوکلریدها، مانند فسژن، حتی به عنوان عوامل جنگ شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته اند. برخی از ارگانوکلریدهای سمی و مصنوعی ایجاد شده، مانند DDT، با هر بار قرار گرفتن در معرض در بدن تجمع می‌یابند و در نهایت منجر به مقادیر کشنده می‌شوند، زیرا بدن نمی‌تواند آنها را تجزیه کند یا از شر آنها خلاص شود. با این حال، وجود کلر در یک ترکیب آلی به هیچ وجه سمیت را تضمین نمی کند. بسیاری از ترکیبات کلر آلی برای مصرف غذا و دارو به اندازه کافی ایمن هستند.
برای مثال، نخود و لوبیا حاوی هورمون طبیعی کلردار گیاهی 4-کلریندول-3-اسید استیک (4-Cl-IAA) و شیرین کننده سوکرالوز (Splenda) به طور گسترده در محصولات غذایی استفاده می شود. از سال 2004، حداقل 165ترکیبات کلر آلی برای استفاده به عنوان دارو، از جمله آنتی هیستامین لوراتادین (کلاریتین)، سرترالین ضد افسردگی (زولوفت)، لاموتریژین ضد صرع (لامیکتال)، و ایزوفلوران بی حس کننده استنشاقی.
Opening Rachel Carson
با بهار خاموش (1962)، راشل کارسون توجه عمومی را به مشکل سمیت ارگانوکلر جلب کرد. در حالی که بسیاری از کشورها استفاده از برخی از انواع این ترکیبات را حذف کرده اند (مانند ممنوعیت ایالات متحده برای DDT در نتیجه کار کارسون)، ارگانوکلریدهای پایدار همچنان در انسان و پستانداران در سراسر کره زمین در سطوح بالقوه مضر بسیاری از سال ها پس از آن مشاهده می شوند. تولید استفاده از آنها محدود شده است.
ترکیبات آلی کلر (طبق GOST) در لیست مواد خطرناک برای انسان گنجانده شده است.
