Un compuesto organoclorado, clorocarbono o hidrocarburo clorado, es una sustancia orgánica que contiene al menos un átomo de cloro unido covalentemente que afecta el comportamiento químico de la molécula. La clase de cloroalcanos (alcanos con uno o más átomos de hidrógeno reemplazados por cloro) proporciona ejemplos generales. La amplia diversidad estructural y las diferentes propiedades químicas de los organoclorados dan lugar a una amplia gama de nombres y aplicaciones. Los organoclorados son sustancias muy útiles en muchas aplicaciones, pero algunas de ellas suponen un grave problema medioambiental.
Influencia en las propiedades
La cloración cambia las propiedades físicas de los hidrocarburos de varias maneras. Los compuestos tienden a ser más densos que el agua debido al mayor peso atómico del cloro en comparación con el hidrógeno. Los organoclorados alifáticos son agentes alquilantes porque el cloruro es el grupo saliente.
Determinación de compuestos organoclorados
Muchos de estos compuestos han sido aislados de fuentes naturales, desde bacterias hasta humanos. Los compuestos orgánicos clorados se encuentran en casi todas las clases de biomoléculas, incluidos alcaloides, terpenos, aminoácidos, flavonoides, esteroides y ácidos grasos. Los organocloruros, incluidas las dioxinas, se forman en el entorno de alta temperatura de los incendios forestales, y se han encontrado dioxinas en las cenizas conservadas de los incendios provocados por rayos que precedieron a las dioxinas sintéticas.
Además, se han aislado de las algas varios hidrocarburos clorados simples, incluidos el diclorometano, el cloroformo y el tetracloruro de carbono. La mayor parte del clorometano en el medio ambiente se forma naturalmente a través de la biodegradación, los incendios forestales y los volcanes. Los compuestos organoclorados en el aceite también son ampliamente conocidos (según GOST - R 52247-2004).
Epibatidina
La epibatidina organoclorada natural, un alcaloide aislado de las ranas arborícolas, tiene un fuerte efecto analgésico y estimula la investigación de nuevos analgésicos. Las ranas obtienen epibatidina a través de sus alimentos y luego la aíslan en su piel. Las posibles fuentes de alimento son escarabajos, hormigas, ácaros y moscas.
Alcanos
Los alcanos y arilalcanos se pueden clorar en condiciones de radicales libres con radiación ultravioleta. Sin embargo, el grado de cloración es difícil de controlar. Los cloruros de arilo se pueden preparar mediante halogenación de Friedel-Crafts usando cloro y un catalizador ácido de Lewis. Métodos para la determinación de organocloradosLos compuestos incluyen el uso de este catalizador. En el artículo también se mencionan otros métodos.
La reacción de haloformo que usa cloro e hidróxido de sodio también es capaz de generar haluros de alquilo a partir de metilcetonas y compuestos relacionados. El cloroformo se producía anteriormente de esta manera.
El cloro agrega alquenos y alquinos a enlaces múltiples, dando compuestos di- o tetraclorados.
Cloruros de alquilo
Los cloruros de alquilo son bloques de construcción versátiles en química orgánica. Aunque los bromuros y yoduros de alquilo son más reactivos, los cloruros de alquilo son menos costosos y están más disponibles. Los cloruros de alquilo son fácilmente atacados por los nucleófilos.
Al calentar los haluros de alquilo con hidróxido de sodio o agua se obtienen los alcoholes. La reacción con alcóxidos o aróxidos da ésteres en la síntesis del éter de Williamson; las reacciones con tioles dan tioéteres. Los cloruros de alquilo reaccionan fácilmente con las aminas para formar aminas sustituidas. Los cloruros de alquilo se reemplazan por haluros más suaves como el yoduro en la reacción de Finkelstein.
También es posible la reacción con otros pseudohaluros como azida, cianuro y tiocianato. En presencia de una base fuerte, los cloruros de alquilo sufren deshidrohalogenación para formar alquenos o alquinos.
Los cloruros de alquilo reaccionan con el magnesio para formar reactivos de Grignard, convirtiendo un compuesto electrofílico en uno nucleófilo. La reacción de Wurtz combina dos haluros de alquilo con sodio de forma reductora.
Solicitud
La mayor aplicaciónLa química de los organoclorados es la producción de cloruro de vinilo. La producción anual en 1985 fue de unos 13 000 millones de kilogramos, la mayoría de los cuales se convirtió en cloruro de polivinilo (PVC). La determinación de compuestos organoclorados (según GOST) es un proceso que no se puede realizar sin equipo especial estandarizado.
La mayoría de los hidrocarburos clorados de bajo peso molecular, como el cloroformo, el diclorometano, el dicloroetano y el tricloroetano, son disolventes útiles. Estos solventes tienden a ser relativamente no polares; por lo tanto, son inmiscibles con agua y son eficaces en la limpieza, como el desengrasado y la limpieza en seco. Esta purificación también se aplica a los métodos para la determinación de compuestos organoclorados (el aceite y otras sustancias son muy ricas en estos compuestos).
El más importante es el diclorometano, que se utiliza principalmente como disolvente. El clorometano es un precursor de los clorosilanos y las siliconas. Históricamente significativo pero más pequeño es el cloroformo, principalmente un precursor del clorodifluorometano (CHClF2) y el tetrafluoroeteno, que se utiliza en la fabricación de teflón.
Los dos grupos principales de insecticidas organoclorados son sustancias como el DDT y las soluciones alicíclicas cloradas. Su mecanismo de acción es ligeramente diferente al de los compuestos organoclorados del aceite.
Compuestos similares al DDT
Las sustancias similares al DDT actúan sobre el sistema nervioso periférico. En el canal de sodio del axón, impiden el cierre de la puerta después de la activación y despolarización.membranas Los iones de sodio se filtran a través de la membrana nerviosa y crean un "potencial posterior" negativo desestabilizador con una mayor excitabilidad nerviosa. Esta fuga provoca descargas repetidas en la neurona, ya sea de forma espontánea o tras un único estímulo.
Los ciclodienos clorados incluyen aldrín, dieldrín, endrín, heptacloro, clordano y endosulfán. La duración de la exposición de 2 a 8 horas conduce a una disminución de la actividad del sistema nervioso central (SNC), seguida de irritabilidad, temblores y luego convulsiones. El mecanismo de acción es unir insecticidas en el sitio GABA en el complejo ionóforo de cloruro de ácido gamma-aminobutírico (GABA), lo que evita que el cloruro entre en el nervio.
Otros ejemplos incluyen dicofol, mirex, kepon y pentaclorofenol. Pueden ser hidrófilos o hidrófobos, según su estructura molecular.
Bifenilos
Los bifenilos policlorados (PCB) alguna vez fueron aislantes eléctricos y fluidos de transferencia de calor ampliamente utilizados. Su uso generalmente se ha interrumpido debido a problemas de salud. Los PCB han sido reemplazados por éteres de difenilo polibromados (PBDE), que causan problemas similares de toxicidad y bioacumulación.
Algunos tipos de compuestos organoclorados son altamente tóxicos para las plantas o los animales, incluidos los humanos. Las dioxinas, producidas por la quema de materia orgánica en presencia de cloro, son contaminantes orgánicos persistentes que representan un peligro cuando se liberan en el medio ambiente, al igual que algunos insecticidas (comocomo DDT).
Por ejemplo, el DDT, que se usó ampliamente para el control de insectos a mediados del siglo XX, también se acumula en las cadenas alimentarias, al igual que sus metabolitos DDE y DDD, y causa problemas en el sistema reproductivo (por ejemplo, adelgazamiento de cáscaras de huevo) en algunas especies de aves. Algunos compuestos de este tipo, como la mostaza de azufre, la mostaza de nitrógeno y la lewisita, se utilizan incluso como armas químicas debido a su toxicidad.
Intoxicación con compuestos organoclorados
Sin embargo, la presencia de cloro en un compuesto orgánico no proporciona toxicidad. Algunos organoclorados se consideran lo suficientemente seguros para su uso en alimentos y medicamentos. Por ejemplo, los guisantes y los frijoles contienen la hormona vegetal clorada natural ácido 4-clorindol-3-acético y el edulcorante sucralosa (Splenda) se usa ampliamente en productos dietéticos.
A partir de 2004, al menos 165 organoclorados fueron aprobados en todo el mundo para su uso como productos farmacéuticos, incluido el antibiótico natural vancomicina, el antihistamínico loratadina (Claritin), el antidepresivo sertralina (Zoloft), el antiepiléptico lamotrigina (Lamictal), y drogas de inhalación. isoflurano anestésico. Es necesario conocer estos compuestos para determinar compuestos organoclorados en aceite (según GOST).
Hallazgos científicos
Rachel Carson trajo al público la toxicidad pesticida del DDT en su libro de 1962 Silent Spring. Aunque muchos países han descontinuadoel uso de ciertos tipos de compuestos organoclorados, como la prohibición del DDT de EE. UU., el DDT persistente, los PCB y otros residuos organoclorados, todavía se encuentran en humanos y mamíferos en todo el planeta, muchos años después de que se restringiera su producción y uso.
En las regiones árticas, se encuentran niveles particularmente altos en los mamíferos marinos. Estos químicos se concentran en los mamíferos e incluso se encuentran en la leche materna humana. En algunas especies de mamíferos marinos, especialmente aquellas que producen leche con alto contenido de grasa, los machos tienden a tener niveles mucho más altos, ya que las hembras reducen las concentraciones al pasar sustancias a las crías durante la lactancia. Además, estas sustancias se pueden encontrar en el aceite, lo cual es importante tener en cuenta al determinar los compuestos organoclorados en el aceite (según GOST). Suele referirse a pesticidas, aunque también puede referirse a cualquier compuesto de este tipo.
Los plaguicidas organoclorados se pueden clasificar según sus estructuras moleculares. Los pesticidas de ciclopentadieno son estructuras de anillos alifáticos derivados de las reacciones de pentaclorociclopentadieno Diels-Alder e incluyen clordano, nonacloro, heptacloro, epóxido de heptacloro, dieldrín, aldrín, endrín, mirex y kepon. Otras subclases de plaguicidas organoclorados son la familia del DDT y los isómeros de hexaclorociclohexano. Todos estos pesticidas tienen baja solubilidad y volatilidad y son resistentes a los procesos de degradación en el medio ambiente. Su toxicidad y persistencia en el medio ambiente han llevado a surestricción o suspensión para la mayoría de los usos en los Estados Unidos.
Pesticidas
Los pesticidas organoclorados son muy efectivos para matar plagas, especialmente insectos. Pero muchos de estos productos químicos son percibidos negativamente por los activistas ambientales y los consumidores debido a un pesticida organoclorado bien conocido y ahora prohibido: el diclorodifeniltrichoetano, mejor conocido como DDT.
Los plaguicidas organoclorados son productos químicos con carbono, cloro e hidrógeno. Como explicó el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU., los enlaces cloro-carbono son especialmente fuertes, lo que evita que estos químicos se descompongan o disuelvan rápidamente en el agua. El químico también atrae la grasa y se acumula en el tejido adiposo de los animales que la consumen.
La longevidad química de los pesticidas organoclorados es una de las razones por las que son tan efectivos como insecticidas y potencialmente dañinos: pueden proteger los cultivos durante mucho tiempo, pero también pueden permanecer en el cuerpo de un animal.
Junto con el DDT, la EPA de EE. UU. ha prohibido el uso de otros plaguicidas organoclorados como el aldrín, el dieldrín, el heptacloro, el mirex, la clordecona y el clordano. Europa también ha prohibido muchos pesticidas organoclorados, pero en ambas regiones, los productos químicos organoclorados siguen siendo ingredientes activos en varios productos para el control de plagas en el hogar, el jardín y el medio ambiente.medio ambiente, según la EPA. Los plaguicidas organoclorados también son muy populares en los países en desarrollo de todo el mundo para uso agrícola.
Ya sea que esté inspeccionando tierras de cultivo para asegurarse de que aún estén llenas de pesticidas organoclorados de verano, o revisando el agua en busca de compuestos organoclorados, las pruebas son la mejor manera de averiguar si estos químicos están cerca de usted. Los métodos EPA 8250A y 8270B se pueden usar para probar estos productos químicos. El 8250A puede analizar residuos, suelo y agua, mientras que el 8270B utiliza cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS).
Aunque los pesticidas organoclorados son más conocidos por dañar la capacidad de algunas aves para poner huevos sanos, se sabe que estos químicos afectan negativamente a los humanos que consumen o inhalan pesticidas. La inhalación accidental o el consumo de pescado o tejido animal contaminado es la vía más probable de ingestión de plaguicidas organoclorados. Para confirmar que alguien tiene signos de intoxicación por organoclorados, se suele enviar sangre u orina a una universidad o agencia gubernamental que utilice GC/MS para detectar compuestos químicos.
Señales de envenenamiento
Los signos de advertencia de toxicidad por pesticidas organoclorados incluyen convulsiones, alucinaciones, tos, erupción cutánea, vómitos, dolor abdominal, dolores de cabeza, confusión y posiblementeinsuficiencia según Matthew Wong, PhD, PhD, y Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Aunque muchos de estos pesticidas están prohibidos en EE. UU. y Europa, su uso en otras partes del mundo y su almacenamiento en partes de EE. UU. y Europa crean situaciones en las que todavía es posible la intoxicación por organoclorados.
Los pesticidas organoclorados incluyen una gran cantidad de químicos persistentes que son efectivos y conllevan un riesgo significativo en todo el mundo.
Aunque los compuestos orgánicos halogenados son relativamente raros en la naturaleza en comparación con los no halogenados, muchos de estos compuestos se han aislado de fuentes naturales, desde bacterias hasta humanos. Hay ejemplos de compuestos de cloro naturales que se encuentran en casi todas las clases de biomoléculas, incluidos alcaloides, terpenos, aminoácidos, flavonoides, esteroides y ácidos grasos.
Los organocloruros, incluidas las dioxinas, se forman en el entorno de alta temperatura de los incendios forestales, y se han encontrado dioxinas en las cenizas conservadas de incendios provocados por rayos que precedieron a las dioxinas sintéticas. Además, se han aislado de algas marinas varios hidrocarburos clorados simples, como diclorometano, cloroformo y tetracloruro de carbono.
La mayor parte del clorometano en el medio ambiente se produce naturalmente por biodegradación, incendios forestales y volcanes. La epibatidina organoclorada natural, un alcaloide aislado de las ranas arborícolas, tiene un fuerte efecto analgésico yestimula la investigación de nuevos analgésicos.
Dioxinas
Algunos tipos de compuestos organoclorados son altamente tóxicos para las plantas o los animales, incluidos los humanos. Las dioxinas, que se forman cuando se quema materia orgánica en presencia de cloro, y algunos insecticidas, como el DDT, son contaminantes orgánicos persistentes que presentan peligros ambientales. Por ejemplo, el uso excesivo de DDT a mediados del siglo XX, que se acumuló en los animales, provocó una grave disminución de las poblaciones de algunas aves. Los solventes clorados, si se manipulan y eliminan de manera incorrecta, crean problemas de contaminación de las aguas subterráneas.
Algunos organoclorados, como el fosgeno, incluso se han utilizado como agentes de guerra química. Algunos de los organoclorados tóxicos creados artificialmente, como el DDT, se acumularán en el cuerpo con cada exposición, lo que eventualmente conducirá a cantidades letales porque el cuerpo no puede descomponerlos o deshacerse de ellos. Sin embargo, la presencia de cloro en un compuesto orgánico de ninguna manera asegura toxicidad. Muchos compuestos organoclorados son lo suficientemente seguros para su uso en alimentos y medicamentos.
Por ejemplo, los guisantes y los frijoles contienen la hormona vegetal clorada natural 4-clorindol-3-ácido acético (4-Cl-IAA) y el edulcorante sucralosa (Splenda) se usa ampliamente en productos dietéticos. A partir de 2004, al menos 165compuestos organoclorados para su uso como productos farmacéuticos, incluidos el antihistamínico loratadina (Claritin), el antidepresivo sertralina (Zoloft), el antiepiléptico lamotrigina (lamiktal) y el anestésico inhalatorio isoflurano.
Apertura de Rachel Carson
Con Silent Spring (1962), Rachel Carson llamó la atención del público sobre el problema de la toxicidad de los organoclorados. Si bien muchos países han eliminado gradualmente el uso de algunos tipos de estos compuestos (como la prohibición estadounidense del DDT como resultado del trabajo de Carson), se siguen observando organoclorados persistentes en humanos y mamíferos de todo el planeta en niveles potencialmente dañinos muchos años después. producción. Su uso ha sido limitado.
Los compuestos organoclorados (según GOST) están incluidos en la lista de sustancias peligrosas para los humanos.
