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"

การคลอริเนชันเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรคาร์บอนในหลายด้าน สารประกอบเหล่านี้มักมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำเนื่องจากน้ำหนักอะตอมของคลอรีนสูงกว่าไฮโดรเจน นอกจากนี้ยังมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าไฮโดรคาร์บอนชนิดอื่นที่เกี่ยวข้อง และความไวไฟจะลดลงเมื่อปริมาณคลอรีนในไฮโดรคาร์บอนเพิ่มขึ้น

สารประกอบออร์กาโนคลอไรด์แบบอะลิฟาติกมักเป็นสารก่ออัลคิเลตเนื่องจากคลอรีนสามารถทำหน้าที่เป็นหมู่ที่หลุดออกไปได้ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์

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 ]}

อัลเคนและอะริลอัลเคนอาจถูกคลอริเนตภายใต้สภาวะอนุมูลอิสระด้วยแสงยูวี อย่างไรก็ตาม ระดับของการคลอริเนตนั้นควบคุมได้ยาก อะริลคลอไรด์สามารถเตรียมได้โดยปฏิกิริยา Friedel–Craftsโดยใช้คลอรีนและตัวเร่งปฏิกิริยากรดลูอิส^{[ 2 ]}

ปฏิกิริยาฮาโลฟอร์มโดยใช้คลอรีนและโซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถสร้างแอลคิลเฮไลด์จากเมทิลคีโตนและสารประกอบที่เกี่ยวข้องได้เช่นกัน ในอดีตเคยมีการผลิตคลอโรฟอร์มด้วยวิธีนี้

คลอรีนจะเข้าไปเพิ่มในพันธะคู่ของแอลคีนและแอลไคน์เช่นกัน ทำให้เกิดสารประกอบไดคลอโรหรือเตตระคลอโร

แอลคีนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) เพื่อให้ได้แอลคิลคลอไรด์ ตัวอย่างเช่น การผลิตคลอโรอีเทน ในอุตสาหกรรม ดำเนินไปโดยปฏิกิริยาของเอทิลีนกับ HCl:

H₂C = _CH₂ + _HCl → _{CH₃CH₂Cl​}​

ในกระบวนการออกซีคลอริเนชันจะใช้ไฮโดรเจนคลอไรด์แทนคลอรีนซึ่งมีราคาแพงกว่า เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกัน:

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

แอลกอฮอล์ทุติยภูมิและตติยภูมิทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนคลอไรด์เพื่อให้ได้คลอไรด์ที่สอดคล้องกัน ในห้องปฏิบัติการ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องซึ่งเกี่ยวข้องกับซิงค์คลอไรด์ในกรดไฮโดรคลอริก เข้มข้นมี ดังนี้:

${\displaystyle {\ce {{R-OH}+HCl->[{\ce {ZnCl2}}][\Delta ]{\overset {alkyl\ halide}{R-Cl}}+H2O}}}$

สารผสมนี้ ซึ่งเรียกกันว่าสารละลายลูคัสเคยถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์สารอินทรีย์เชิงคุณภาพเพื่อจำแนกประเภทของแอลกอฮอล์

อัลคิลคลอไรด์สามารถเตรียมได้ง่ายที่สุดโดยการนำแอลกอฮอล์มาทำปฏิกิริยากับไทโอนิลคลอไรด์ (SOCl₂ ₎หรือฟอสฟอรัสเพนตาคลอไรด์ (PCl₅ ₎แต่ก็นิยมใช้ซัลฟูริลคลอไรด์ (SO₂Cl₂ ₎และ_{ฟอสฟอรัส}ไตรคลอไรด์ (PCl₃ ₎ ด้วยเช่นกัน :

ROH + SOCl ₂ → RCl + SO ₂ + HCl

3 ROH + PCl ₃ → 3 RCl + H ₃ PO ₃

ROH + PCl ₅ → RCl + POCl ₃ + HCl

ในห้องปฏิบัติการ ไทโอนิลคลอไรด์มีความสะดวกเป็นพิเศษ เนื่องจากผลพลอยได้เป็นก๊าซ หรืออาจใช้ ปฏิกิริยาของแอปเปล ก็ได้:

อัลคิลคลอไรด์เป็นสารตั้งต้นอเนกประสงค์ในเคมีอินทรีย์ แม้ว่าอัลคิลโบรไมด์และไอโอไดด์จะมีความไวต่อปฏิกิริยามากกว่า แต่โดยทั่วไปแล้วอัลคิลคลอไรด์จะมีราคาถูกกว่าและหาได้ง่ายกว่า อัลคิลคลอไรด์สามารถถูกโจมตีโดยนิวคลีโอไฟล์ได้ง่าย

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

อัลคิลคลอไรด์ทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมเพื่อให้ได้รีเอเจนต์กรินยาร์ดซึ่งเปลี่ยน สารประกอบ อิเล็กโทรฟิลิกให้เป็นสารประกอบนิวคลีโอฟิลิกปฏิกิริยาเวิร์ตซ์เป็นการเชื่อมต่อแบบรีดักชันของอัลคิลเฮไลด์สองชนิดเพื่อทำปฏิกิริยากับ โซเดียม

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

กระบวนการรีดิวซ์คลอรีนนั้นแทบไม่มีประโยชน์ในการสังเคราะห์ทางเคมี แต่เป็นขั้นตอนสำคัญในการย่อยสลายทางชีวภาพของสารมลพิษอินทรีย์คลอรีนตกค้าง หลาย ชนิด

การประยุกต์ใช้เคมีอินทรีย์คลอรีนที่ใหญ่ที่สุดคือการผลิตไวนิลคลอไรด์โดยในปี 1985 มีการผลิตประมาณ 13 ล้านตัน ซึ่งเกือบทั้งหมดถูกนำไปแปรรูปเป็นโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)

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

สารเคมีบางชนิด เช่น คาร์บอนเตตระคลอไรด์และ1,1,1-ไตรคลอโรอีเทน ถูกทยอยยกเลิกการใช้เนื่องจากความเป็นพิษหรือผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อม (การทำลายชั้นโอโซนโดย 1,1,1-ไตรคลอโรอีเทน)

มีการผลิตคลอรีนมีเทนหลายพันล้านกิโลกรัมต่อปี โดยส่วนใหญ่มาจากการคลอริเนตมีเทน:

CH ₄ + x Cl ₂ → CH _4−x Cl _x + x HCl

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

สารกำจัดศัตรูพืชกลุ่มออร์กาโนคลอรีนหลักๆ มีสองกลุ่มได้แก่ สารประกอบประเภท DDTและสารประกอบอะลิไซคลิก ที่มีคลอรีนเป็น องค์ประกอบ กลไกการออกฤทธิ์ของสารทั้งสามกลุ่มนี้แตกต่างกันเล็กน้อย

• สารประกอบคล้าย DDT ออกฤทธิ์ต่อระบบประสาทส่วนปลาย ที่ ช่องโซเดียมของแอกซอนพวกมันจะป้องกันการปิดประตูหลังจากการกระตุ้นและการลดศักย์ ไฟฟ้าของเยื่อ หุ้มเซลล์ ไอออนโซเดียมรั่วไหลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทและสร้าง "ศักย์ไฟฟ้าหลังการกระตุ้น" ที่เป็นลบซึ่งทำให้ไม่เสถียรและทำให้เซลล์ประสาทไวต่อการกระตุ้นมากเกินไป การรั่วไหลนี้ทำให้เกิดการปล่อยกระแสไฟฟ้าซ้ำๆ ในเซลล์ประสาทไม่ว่าจะเกิดขึ้นเองหรือหลังจากได้รับการกระตุ้นเพียงครั้งเดียว^{[ 13 ] : 255}
• คลอริเนตไซโคลไดอีน ได้แก่อัลดรินไดเอลดริน เอนด ริน เฮปตาคลอร์คลอร์เดนและเอนโดซัล แฟน การสัมผัสเป็นเวลา 2 ถึง 8 ชั่วโมงจะทำให้ การทำงานของ ระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ลดลง ตามด้วยภาวะตื่นตัวมากเกินไป อาการสั่น และจากนั้นก็เกิดอาการชัก กลไกการออกฤทธิ์คือการจับกับสารฆ่าแมลงที่ ตำแหน่ง GABA _Aในช่องคลอไรด์ที่ควบคุมโดย GABA (IRACกลุ่ม 2A) ซึ่งยับยั้งการไหลของคลอไรด์เข้าสู่เส้นประสาท^{[ 13 ] : 257}
• ตัวอย่างอื่นๆ ได้แก่ไดโคฟอลไมเร็กซ์คีโพนและเพนตาคลอโรฟีนอล ซึ่งอาจมีคุณสมบัติชอบน้ำหรือไม่ชอบน้ำก็ได้ ขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุล^{[ 14 ]}

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

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) เป็นสารเติมแต่งอาหาร ทั่วไป ณ ปี 2547 มีสารประกอบออร์กาโนคลอไรด์อย่างน้อย 165 ชนิดที่ได้รับการอนุมัติทั่วโลกให้ใช้เป็นยา รวมถึงยาปฏิชีวนะธรรมชาติแวนโค ไมซิน ยาแก้แพ้ ลอราทาดีน(Claritin) ยาแก้ซึมเศร้าเซอร์ทรา ลีน (Zoloft) ยาต้านโรคลมชักลามอทริ จีน (Lamictal) และยาสลบแบบสูดดมไอโซฟลูเรน^{[ 18 ]}

• เฮไลด์อินทรีย์
• ออกตาคลอโรไซโคลบิวเทน

• บทความเรื่อง "การก่อตัวของไฮโดรคาร์บอนคลอริเนตในวัสดุพืชที่ผุพัง" บนเว็บไซต์ SLAC
• บทความเรื่อง "การออกซิเดชันของไฮโดรคาร์บอนที่มีคลอรีน" จากเว็บไซต์ของสถาบันเคมีออกซิเดชันสีเขียว มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน