กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

เคมีของสารประกอบออร์กาโนคลอรีน

เคมีออร์กาโนคลอรีนเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของสารประกอบออร์กาโนคลอรีนหรือออร์กาโนคลอไรด์ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ ที่มี พันธะคาร์บอน - คลอรีน ตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป กลุ่ม คลอ...

เคมีของสารประกอบออร์กาโนคลอรีน

ภาพแสดง คลอโรฟอร์มสองแบบ

เคมีออร์กาโนคลอรีนเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของสารประกอบออร์กาโนคลอรีนหรือออร์กาโนคลอไรด์ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ ที่มี พันธะคาร์บอน - คลอรีน ตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป [ 1 ]กลุ่ม คลอ โรอัลเคน ( อัลเคนที่มีไฮโดรเจนตั้งแต่หนึ่งอะตอมขึ้นไปถูกแทนที่ด้วยคลอรีน) เป็นตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป ความหลากหลายทางโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีที่แตกต่างกันของออร์กาโนคลอไรด์ทำให้มีชื่อ การใช้งาน และคุณสมบัติที่หลากหลาย สารประกอบออร์กาโนคลอรีนมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในหลายด้าน แม้ว่าบางชนิดจะก่อให้เกิดความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมอย่างมาก โดยDDTและTCDDเป็นหนึ่งในสารที่โด่งดังที่สุด[ 2 ]

สารประกอบออร์กาโนคลอไรด์ เช่นไตรคลอโรเอ ทิลี นเตตระคลอโรเอทิลีน ไดคลอโรมีเทนและคลอโรฟอร์มนิยมใช้เป็นตัวทำละลาย และเรียกกันว่า "ตัวทำละลายที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบ"

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

การคลอริเนชันเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรคาร์บอนในหลายด้าน สารประกอบเหล่านี้มักมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำเนื่องจากน้ำหนักอะตอมของคลอรีนสูงกว่าไฮโดรเจน นอกจากนี้ยังมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าไฮโดรคาร์บอนชนิดอื่นที่เกี่ยวข้อง และความไวไฟจะลดลงเมื่อปริมาณคลอรีนในไฮโดรคาร์บอนเพิ่มขึ้น

สารประกอบออร์กาโนคลอไรด์แบบอะลิฟาติกมักเป็นสารก่ออัลคิเลตเนื่องจากคลอรีนสามารถทำหน้าที่เป็นหมู่ที่หลุดออกไปได้ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์

ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

สารประกอบออร์กาโนคลอรีนหลายชนิดได้รับการแยกจากแหล่งธรรมชาติตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงมนุษย์ (เช่น 3-คลอโรไทโรซีน ) [ 3 ] [ 4 ]สารประกอบอินทรีย์คลอรีนพบได้ในโมเลกุลชีวภาพและผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ เกือบทุกประเภท รวมถึง อั ลคาลอยด์ เทอร์ พีน กรดอะมิ โน ฟลาโวน อยด์ สเตียรอยด์และกรดไขมัน[ 3 ] [ 5 ]ไดออกซินซึ่งเป็นที่น่ากังวลเป็นพิเศษต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงของไฟป่า และพบได้ในเถ้าถ่านที่เก็บรักษาไว้ของไฟที่จุดโดยฟ้าผ่าซึ่งมีมาก่อนไดออกซินสังเคราะห์[ 6 ]นอกจากนี้ ไฮโดรคาร์บอนคลอรีนอย่างง่ายหลายชนิด รวมถึงไดคลอโรมีเทนคลอโรฟอร์มและคาร์บอนเตตระคลอไรด์ได้รับการแยกจากสาหร่ายขนาดใหญ่[ 7 ]คลอโรมีเทนส่วนใหญ่ในสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นตามธรรมชาติจากชุมชนจุลินทรีย์ไฟป่า และภูเขาไฟ[ 8 ]

อีพิบาติดีนซึ่งเป็นออร์กาโนคลอไรด์ตามธรรมชาติเป็นอัลคาลอยด์ที่แยกได้จากกบต้นไม้ มี ฤทธิ์ ระงับปวด อย่างรุนแรง และกระตุ้นให้เกิดการวิจัยเกี่ยวกับยาแก้ปวดชนิดใหม่ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากดัชนีการรักษา ที่ไม่เป็นที่ยอมรับ จึงไม่ได้เป็นหัวข้อของการวิจัยเพื่อการใช้ประโยชน์ทางการรักษาอีกต่อไป[ 9 ] กบได้รับอีพิบาติดีนผ่านทางอาหาร ซึ่งจะถูกกักเก็บไว้ในผิวหนัง แหล่งอาหารที่เป็นไปได้ ได้แก่ ด้วง มด ไร และแมลงวัน[ 10 ]

การตระเตรียม

จากคลอรีน

อัลเคนและอะริลอัลเคนอาจถูกคลอริเนตภายใต้สภาวะอนุมูลอิสระด้วยแสงยูวี อย่างไรก็ตาม ระดับของการคลอริเนตนั้นควบคุมได้ยาก อะริลคลอไรด์สามารถเตรียมได้โดยปฏิกิริยา Friedel–Craftsโดยใช้คลอรีนและตัวเร่งปฏิกิริยากรดลูอิส[ 2 ]

ปฏิกิริยาฮาโลฟอร์มโดยใช้คลอรีนและโซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถสร้างแอลคิลเฮไลด์จากเมทิลคีโตนและสารประกอบที่เกี่ยวข้องได้เช่นกัน ในอดีตเคยมีการผลิตคลอโรฟอร์มด้วยวิธีนี้

คลอรีนจะเข้าไปเพิ่มในพันธะคู่ของแอลคีนและแอลไคน์เช่นกัน ทำให้เกิดสารประกอบไดคลอโรหรือเตตระคลอโร

ปฏิกิริยากับไฮโดรเจนคลอไรด์

แอลคีนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) เพื่อให้ได้แอลคิลคลอไรด์ ตัวอย่างเช่น การผลิตคลอโรอีเทน ในอุตสาหกรรม ดำเนินไปโดยปฏิกิริยาของเอทิลีนกับ HCl:

H₂C = + → ​

ในกระบวนการออกซีคลอริเนชันจะใช้ไฮโดรเจนคลอไรด์แทนคลอรีนซึ่งมีราคาแพงกว่า เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกัน:

CH =CH + 2 HCl + 1 2 O → ClCH CH Cl + H O .

แอลกอฮอล์ทุติยภูมิและตติยภูมิทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนคลอไรด์เพื่อให้ได้คลอไรด์ที่สอดคล้องกัน ในห้องปฏิบัติการ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องซึ่งเกี่ยวข้องกับซิงค์คลอไรด์ในกรดไฮโดรคลอริก เข้มข้นมี ดังนี้:

อาร์โอ้+ไฮโดรคลอไรด์ΔZnCl2อาร์คล.อัลคิล เฮไลด์+ชม2โอ{\displaystyle {\ce {{R-OH}+HCl->[{\ce {ZnCl2}}][\Delta ]{\overset {alkyl\ halide}{R-Cl}}+H2O}}}

สารผสมนี้ ซึ่งเรียกกันว่าสารละลายลูคัสเคยถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์สารอินทรีย์เชิงคุณภาพเพื่อจำแนกประเภทของแอลกอฮอล์

สารคลอรีนชนิดอื่นๆ

อัลคิลคลอไรด์สามารถเตรียมได้ง่ายที่สุดโดยการนำแอลกอฮอล์มาทำปฏิกิริยากับไทโอนิลคลอไรด์ (SOCl₂ หรือฟอสฟอรัสเพนตาคลอไรด์ (PCl₅ แต่ก็นิยมใช้ซัลฟูริลคลอไรด์ (SO₂Cl₂ และไตรคลอไรด์ (PCl₃ ด้วยเช่นกัน :

ROH + SOCl → RCl + SO + HCl
3 ROH + PCl → 3 RCl + H PO
ROH + PCl → RCl + POCl + HCl

ในห้องปฏิบัติการ ไทโอนิลคลอไรด์มีความสะดวกเป็นพิเศษ เนื่องจากผลพลอยได้เป็นก๊าซ หรืออีกทางเลือกหนึ่งสามารถใช้ปฏิกิริยาของแอปเปล ได้:

ปฏิกิริยา

อัลคิลคลอไรด์เป็นสารตั้งต้นอเนกประสงค์ในเคมีอินทรีย์ แม้ว่าอัลคิลโบรไมด์และไอโอไดด์จะมีความไวต่อปฏิกิริยามากกว่า แต่โดยทั่วไปแล้วอัลคิลคลอไรด์จะมีราคาถูกกว่าและหาได้ง่ายกว่า อัลคิลคลอไรด์สามารถถูกโจมตีโดยนิวคลีโอไฟล์ได้ง่าย

การ ให้ความร้อนแก่แอลคิลเฮไลด์กับโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือน้ำจะให้แอลกอฮอล์ ปฏิกิริยากับแอลคอกไซด์หรือแอริลออกไซด์จะให้เอเทอร์ในปฏิกิริยาสังเคราะห์เอเทอร์ของวิลเลียม สัน ปฏิกิริยากับไทออลจะให้ไทโอ เอเทอร์ แอลคิลคลอไรด์ทำปฏิกิริยากับ เอมีนได้ง่ายเพื่อให้ได้เอมีน ที่ถูก แทนที่ แอลคิลคลอไรด์จะถูกแทนที่ด้วยเฮไลด์ที่อ่อนกว่า เช่นไอโอไดด์ในปฏิกิริยาฟิงเคลสไตน์ ปฏิกิริยากับ ซูโดเฮไลด์อื่นๆเช่นอะไซด์ไซยาไนด์และไทโอไซยาเนตก็เป็นไปได้เช่นกัน ในสภาวะที่มีเบสแก่ แอลคิลคลอไรด์จะเกิดปฏิกิริยาดีไฮโดรเฮโลจิเนชันเพื่อให้ได้แอลคีนหรือแอลไคน์

อัลคิลคลอไรด์ทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมเพื่อให้ได้รีเอเจนต์กรินยาร์ดซึ่งเปลี่ยน สารประกอบ อิเล็กโทรฟิลิกให้เป็นสารประกอบนิวคลีโอฟิลิกปฏิกิริยาเวิร์ตซ์เป็นการเชื่อมต่อแบบรีดักชันของอัลคิลเฮไลด์สองชนิดเพื่อทำปฏิกิริยากับโซเดียม

ออร์กาโนคลอไรด์บางชนิด (เช่นเอทิลคลอไรด์ ) อาจใช้เป็นสารอัลคิเลตติ้งเอเจนต์ เตตระเอทิลลีดผลิตจากเอทิลคลอไรด์และโลหะ ผสม โซเดียม - ตะกั่ว : [ 11 ] [ 12 ]

4 NaPb + 4 CH CH Cl → Pb(CH CH ) + 4 NaCl + 3 Pb

กระบวนการรีดิวซ์คลอรีนนั้นแทบไม่มีประโยชน์ในการสังเคราะห์ทางเคมี แต่เป็นขั้นตอนสำคัญในการย่อยสลายทางชีวภาพของสารมลพิษอินทรีย์คลอรีนตกค้างหลาย ชนิด

แอปพลิเคชัน

ไวนิลคลอไรด์

การประยุกต์ใช้เคมีอินทรีย์คลอรีนที่ใหญ่ที่สุดคือการผลิตไวนิลคลอไรด์โดยในปี 1985 มีการผลิตประมาณ 13 ล้านตัน ซึ่งเกือบทั้งหมดถูกนำไปแปรรูปเป็นโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)

ตัวทำละลายคลอรีน

ไฮโดรคาร์บอนคลอริเนตที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและเป็นของเหลวส่วนใหญ่ เช่นไดคลอโรมีเทนคลอโรฟอร์มคาร์บอนเตตระคลอไรด์ ไดคลอโร เอทิลี นไตรคลอโร เอทิลี นเตตระคลอ โรเอทิลีน 1,2-ไดคลอโรอีเทนและเฮกซาคลอโรบิวทาไดอีนเป็นตัวทำละลายที่มีประโยชน์ ตัวทำละลายเหล่านี้มักมี ขั้ว ต่ำจึงไม่ผสมกับน้ำ และมีประสิทธิภาพในการใช้งานทำความสะอาด เช่นการขจัดคราบไขมันและการซักแห้งเนื่องจากความสามารถในการละลายน้ำมันและไขมัน ตัวทำ ละลาย เหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ติดไฟหรือมีความไวไฟต่ำมาก

สารเคมีบางชนิด เช่น คาร์บอนเตตระคลอไรด์ และ1,1,1-ไตรคลอโรอีเทน ถูกทยอยยกเลิกการใช้เนื่องจากความเป็นพิษหรือผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อม (การทำลายชั้นโอโซนโดย 1,1,1-ไตรคลอโรอีเทน)

คลอโรมีเทน

มีการผลิตคลอรีนมีเทนหลายพันล้านกิโลกรัมต่อปี โดยส่วนใหญ่มาจากการคลอริเนตมีเทน:

CH + x Cl → CH Cl + x HCl

ที่สำคัญที่สุดคือไดคลอโรมีเทน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เป็นตัวทำละลาย คลอโรมีเทนเป็นสารตั้งต้น ของ คลอโรซิเลนและซิลิ โคน คลอโรฟอร์ม มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ (ในฐานะยาสลบ) แต่มีบทบาทน้อยกว่า โดยส่วนใหญ่เป็นสารตั้งต้นของคลอโรไดฟลูออโรมีเทน (CHClF2 และเตตระฟลูออโรอีเทน ซึ่งใช้ในการผลิตเทฟลอน[ 2 ]

สารกำจัดศัตรูพืช

สารกำจัดศัตรูพืชกลุ่มออร์กาโนคลอรีนหลักๆ มีสองกลุ่มได้แก่ สารประกอบประเภท DDTและสารประกอบอะลิไซคลิก ที่มีคลอรีนเป็น องค์ประกอบ กลไกการออกฤทธิ์ของสารทั้งสามกลุ่มนี้แตกต่างกันเล็กน้อย

โครงสร้างของไมเร็กซ์ สารเพอร์คลอโรคาร์บอนที่ใช้เป็นยาฆ่าแมลง

ฉนวน

สารโพลีคลอริเนเต็ดไบฟีนิล (PCBs) เคยถูกใช้เป็นฉนวนไฟฟ้าและสารนำความร้อนอย่างแพร่หลาย แต่ปัจจุบันได้เลิกใช้ไปแล้วเนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับสุขภาพ สาร PCBs ถูกแทนที่ด้วยสารโพลีโบรมีเนเต็ดไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDEs) ซึ่งมีความเป็นพิษและ การ สะสมในสิ่งมีชีวิต คล้ายคลึงกัน

ความเป็นพิษ

สารประกอบออร์กาโนคลอไรด์บางชนิดมีความเป็นพิษสูงต่อพืชหรือสัตว์ รวมถึงมนุษย์ ไดออกซินซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสารอินทรีย์ถูกเผาไหม้ในที่ที่มีคลอรีน เป็นสารมลพิษอินทรีย์ที่คงอยู่ยาวนานและก่อให้เกิดอันตรายเมื่อถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม เช่นเดียวกับยาฆ่าแมลงบางชนิด (เช่นDDT ) ตัวอย่างเช่น DDT ซึ่งถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการควบคุมแมลงในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ยังสะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหาร เช่นเดียวกับสารเมตาบอไลต์DDEและDDDและก่อให้เกิดปัญหาด้านการสืบพันธุ์ (เช่น เปลือกไข่บางลง) ในนกบางชนิด[ 15 ] DDT ยังก่อให้เกิดปัญหาเพิ่มเติมต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากมีความเคลื่อนที่สูงมาก พบร่องรอยแม้กระทั่งในทวีปแอนตาร์กติกา แม้ว่าจะไม่เคยมีการใช้สารเคมีนี้ที่นั่นก็ตาม สารประกอบออร์กาโนคลอรีนบางชนิด เช่นซัลเฟอร์มัสตาร์ดไนโตรเจนมัสตาร์ดและลูอิไซต์ยังถูกใช้เป็นอาวุธเคมีเนื่องจากความเป็นพิษของมัน

อย่างไรก็ตาม การมีพันธะคลอรีน-คาร์บอนในสารประกอบอินทรีย์ไม่ได้หมายความว่าจะเป็นพิษเสมอไป สารประกอบออร์กาโนคลอไรด์บางชนิดถือว่าปลอดภัยเพียงพอสำหรับการบริโภคในอาหารและยา ตัวอย่างเช่น ถั่วลันเตาและถั่วปากอ้ามีฮอร์โมนพืชคลอรีนธรรมชาติ4-chloroindole-3-acetic acid (4-Cl-IAA) [ 16 ] [ 17 ]และสารให้ความหวานเทียมซูคราโลส (Splenda) เป็นสารเติมแต่งอาหารทั่วไปณ ปี 2547ออร์กาโนคลอไรด์อย่างน้อย 165 ชนิดได้รับการอนุมัติทั่วโลกให้ใช้เป็นยา รวมถึงยาปฏิชีวนะธรรมชาติแวนโคไม ซิ น ยาแก้แพ้ลอราทาดี น (คลาริติน) ยาแก้ซึมเศร้าเซอร์ทราลีน (โซลอฟต์) ยาต้านโรคลมชักลาโมทริจีน (ลามิคทัล) และยาสลบแบบสูดดมไอโซฟลูเร[ 18 ]

ดูเพิ่มเติม

  • บทความเรื่อง "การก่อตัวของไฮโดรคาร์บอนคลอริเนตในวัสดุพืชที่ผุพัง" บนเว็บไซต์ SLAC
  • บทความเรื่อง "การออกซิเดชันของไฮโดรคาร์บอนที่มีคลอรีน" จากเว็บไซต์ของสถาบันเคมีออกซิเดชันสีเขียว มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Organochlorine_chemistry&oldid=1335341054 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เคมีของสารประกอบออร์กาโนคลอรีน

เคมีออร์กาโนคลอรีนเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของสารประกอบออร์กาโนคลอรีนหรือออร์กาโนคลอไรด์ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ ที่มี พันธะคาร์บอน - คลอรีน ตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป กลุ่ม คลอ...

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

การคลอริเนชัน เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรคาร์บอนในหลายด้าน สารประกอบเหล่านี้มักมีความหนาแน่นมากกว่า น้ำ เนื่องจากน้ำหนักอะตอมของคลอรีนสูงกว่าไฮโดรเจน นอกจากนี้ยังมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าไฮโดรคาร์บอนชนิดอื่นที่เกี่ยวข้อง...

ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

สารประกอบออร์กาโนคลอรีนหลายชนิดได้รับการแยกจากแหล่งธรรมชาติตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงมนุษย์ (เช่น 3-คลอโร ไทโรซีน ) [ 3 ] [ 4 ] สารประกอบอินทรีย์คลอรีนพบได้ในโมเลกุลชีวภาพและ ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ เกือบทุกประเภท รวมถึง อั ล คาลอย ด์ เทอร์ พีน กรด อะมิ โน ฟ ลาโวน...

จากคลอรีน

อัลเคน และ อะริลอั ลเคนอาจถูกคลอริเนตภายใต้สภาวะอนุมูลอิสระด้วยแสงยูวี อย่างไรก็ตาม ระดับของการคลอริเนตนั้นควบคุมได้ยาก อะริลคลอไรด์สามารถเตรียมได้โดย ปฏิกิริยา Friedel–Crafts โดยใช้คลอรีนและตัวเร่งปฏิกิริยา กรดลูอิส [ 2 ]