Halocarbon - Halocarbon

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I composti di alocarburo sono sostanze chimiche in cui uno o più atomi di carbonio sono legati da legami covalenti con uno o più atomi di alogeno ( fluoro , cloro , bromo o iodio  - gruppo 17 ) che determinano la formazione di composti organofluorurati , composti organoclorurati , composti organobromino e organoiodio composti . Gli alocarburi di cloro sono i più comuni e sono chiamati organocloruri .

Molti composti organici sintetici come i polimeri plastici e alcuni naturali contengono atomi di alogeno; sono noti come composti alogenati o organoalogeni . Gli organocloruri sono gli alogenuri organici più comuni utilizzati a livello industriale, sebbene gli altri alogenuri organici siano usati comunemente nella sintesi organica. Fatta eccezione per casi estremamente rari, gli organoalogenuri non sono prodotti biologicamente, ma molti prodotti farmaceutici sono organoalogenuri. In particolare, molti prodotti farmaceutici come il Prozac hanno gruppi trifluorometilici .

Per informazioni sulla chimica degli alogenuri inorganici, vedere alogenuri .

Famiglie chimiche

Esempi di organoalogeni-cloruri

Gli alocarburi sono tipicamente classificati nello stesso modo dei composti organici strutturati in modo simile che hanno atomi di idrogeno che occupano i siti molecolari degli atomi di alogeno negli alocarburi. Tra le famiglie chimiche ci sono:

Gli atomi di alogeno nelle molecole di alocarburo sono spesso chiamati " sostituenti ", come se quegli atomi fossero stati sostituiti con atomi di idrogeno . Tuttavia, gli alocarburi sono preparati in molti modi che non implicano la sostituzione diretta degli alogeni con gli idrogeni .

Storia e contesto

Alcuni alocarburi sono prodotti in grandi quantità dai microrganismi. Ad esempio, si stima che diversi milioni di tonnellate di bromuro di metile siano prodotte ogni anno dagli organismi marini. La maggior parte degli alocarburi che si incontrano nella vita di tutti i giorni - solventi, medicinali, plastica - sono prodotti dall'uomo. La prima sintesi di alocarburi è stata raggiunta all'inizio del 1800. La produzione iniziò ad accelerare quando furono scoperte le loro proprietà utili come solventi e anestetici. Lo sviluppo di materie plastiche ed elastomeri sintetici ha portato a una scala di produzione notevolmente ampliata. Una percentuale sostanziale di farmaci è costituita da alocarburi.

Alocarburi naturali

Una grande quantità di alocarburi presenti in natura viene creata dal fuoco di legna, ad esempio dalla diossina o dalle attività vulcaniche. Una seconda grande fonte sono le alghe marine che producono diversi composti contenenti metano clorurato e etano . Sono note diverse migliaia di alocarburi complessi, prodotti principalmente da specie marine. Sebbene i composti del cloro siano la maggior parte dei composti scoperti, sono stati trovati anche bromuri, ioduri e fluoruri. Il viola tiriano , che è un dibromoindigo, è rappresentativo dei bromuri, mentre la tiroxina secreta dalla tiroide è uno ioduro e il fluoroacetato altamente tossico è uno dei rari organofluoruri. Questi tre rappresentanti, la tiroxina dagli esseri umani, il viola tiriano dalle lumache e il fluoroacetato dalle piante, mostrano anche che specie non imparentate usano gli alocarburi per diversi scopi.

Composti organoiodici, compresi i derivati ​​biologici

I composti organoiodici, chiamati ioduri organici , hanno una struttura simile ai composti organoclorurati e organobromati, ma il legame CI è più debole. Sono noti molti ioduri organici, ma pochi sono di grande importanza industriale. I composti di ioduro sono prodotti principalmente come integratori alimentari.

Gli ormoni tiroxinici sono essenziali per la salute umana, da qui l'utilità del sale iodato .

Sei mg di ioduro al giorno possono essere usati per trattare i pazienti con ipertiroidismo grazie alla sua capacità di inibire il processo di organizzazione nella sintesi dell'ormone tiroideo, il cosiddetto effetto Wolff-Chaikoff . Prima del 1940, gli ioduri erano gli agenti antitiroidei predominanti. A dosi elevate, gli ioduri inibiscono la proteolisi della tireoglobulina , che consente di sintetizzare e immagazzinare TH in colloide , ma non rilasciarlo nel flusso sanguigno.

Questo trattamento è usato raramente oggi come terapia autonoma nonostante il rapido miglioramento dei pazienti immediatamente dopo la somministrazione. Il principale svantaggio del trattamento con ioduro risiede nel fatto che si accumulano depositi eccessivi di TH, rallentando l'inizio dell'azione delle tioamidi (bloccanti della sintesi di TH). Inoltre, la funzionalità degli ioduri svanisce dopo il periodo di trattamento iniziale. Anche una "fuga dal blocco" è motivo di preoccupazione, poiché la TH immagazzinata in più può aumentare dopo l'interruzione del trattamento.

Utilizza

Il primo halocarbon commercialmente utilizzato è stato il viola di Tiro , un organobromuro naturale della lumaca marina Murex brandaris .

Gli usi comuni degli alocarburi sono stati solventi , pesticidi , refrigeranti , oli resistenti al fuoco, ingredienti di elastomeri , adesivi e sigillanti, rivestimenti elettricamente isolanti, plastificanti e materie plastiche . Molti halocarbons hanno usi specializzati nell'industria. Un halocarbon, il sucralosio , è un dolcificante.

Prima che diventassero strettamente regolamentati, il pubblico in generale incontrava spesso aloalcani come solventi per vernici e detergenti come il tricloroetano (1,1,1-tricloroetano) e il tetracloruro di carbonio (tetraclorometano), pesticidi come l' 1,2-dibromoetano (EDB, etilene dibromuro), e refrigeranti come Freon -22 ( marchio duPont per clorodifluorometano). Alcuni aloalcani sono ancora ampiamente utilizzati per la pulizia industriale, come il cloruro di metilene (diclorometano) e come refrigeranti, come l'R-134a ( 1,1,1,2-tetrafluoroetano ).

Gli alcheni sono stati usati anche come solventi , tra cui il percloroetilene (Perc, tetracloroetilene), molto diffuso nel lavaggio a secco, e il tricloroetilene (TCE, 1,1,2-tricloroetilene). Altri aloalcheni sono costituiti da elementi chimici di plastica come cloruro di polivinile ("vinile" o PVC, cloroetene polimerizzato) e teflon ( marchio duPont per tetrafluoroetene polimerizzato, PTFE ).

Gli aloaromatici includono l'ex Aroclors ( marchio della Monsanto Company per policlorodifenili , PCB), un tempo ampiamente utilizzato nei trasformatori di potenza e nei condensatori e nel caulk edile, l'ex Halowaxes ( marchio Union Carbide per i policlorodifenili , PCN), un tempo utilizzato per l'isolamento elettrico, e i clorobenzeni e loro derivati, utilizzati per disinfettanti , pesticidi come dicloro-difenil-tricloroetano ( DDT , 1,1,1-tricloro-2,2-bis (p-clorofenil) etano), erbicidi come 2,4-D (Acido 2,4-diclorofenossiacetico), dielettrici askarel (miscelati con PCB, non più utilizzati nella maggior parte dei paesi) e materie prime chimiche.

Alcuni alocarburi, inclusi gli alogenuri acidi come il cloruro di acetile , sono altamente reattivi ; questi si trovano raramente al di fuori della lavorazione chimica. Gli usi diffusi degli alocarburi erano spesso guidati dall'osservazione che la maggior parte di essi era più stabile di altre sostanze. Possono essere meno colpiti da acidi o alcali; potrebbero non bruciare facilmente; non possono essere attaccati da batteri o muffe ; oppure potrebbero non essere influenzati tanto dall'esposizione al sole.

Pericoli

La stabilità degli alocarburi tendeva a incoraggiare la convinzione che fossero per lo più innocui, sebbene a metà degli anni '20 i medici riferissero che i lavoratori della produzione di naftalene policlorurato soffrivano di cloracne ( Teleky 1927 ), e alla fine degli anni '30 si sapeva che i lavoratori esposti ai PCN potevano morire da malattie del fegato ( Flinn & Jarvik 1936 ) e che il DDT ucciderebbe zanzare e altri insetti ( Müller 1948 ). Negli anni '50, c'erano stati diversi rapporti e indagini sui pericoli sul posto di lavoro. Nel 1956, ad esempio, dopo aver testato oli idraulici contenenti PCB , la Marina degli Stati Uniti scoprì che il contatto con la pelle causava malattie epatiche fatali negli animali e li respinse come "troppo tossici per l'uso in un sottomarino " ( Owens v. Monsanto 2001 ).

Concentrazione atmosferica di diversi alocarburi, anni 1978-2015.

Nel 1962 un libro della biologa statunitense Rachel Carson ( Carson 1962 ) diede inizio a una tempesta di preoccupazioni per l' inquinamento ambientale , concentrandosi inizialmente sul DDT e altri pesticidi , alcuni dei quali anche alocarburi. Queste preoccupazioni furono amplificate quando nel 1966 il chimico svedese Soren Jensen riferì di residui diffusi di PCB tra i pesci e gli uccelli artici e sub-artici ( Jensen 1966 ). Nel 1974, il chimico messicano Mario Molina e il chimico statunitense Sherwood Rowland predissero che i comuni refrigeranti alocarburi , i clorofluorocarburi (CFC), si sarebbero accumulati nell'alta atmosfera e avrebbero distrutto l' ozono protettivo ( Molina & Rowland 1974 ). Nel giro di pochi anni, la riduzione dell'ozono è stata osservata sopra l' Antartide , portando a divieti di produzione e utilizzo di clorofluorocarburi in molti paesi. Nel 2007, il Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC) ha affermato che gli alocarburi sono una causa diretta del riscaldamento globale .

Dagli anni '70 ci sono state controversie di lunga data e irrisolte sui potenziali rischi per la salute del tricloroetilene (TCE) e di altri solventi alocarburi che erano stati ampiamente utilizzati per la pulizia industriale ( Anderson v. Grace 1986 ) ( Scott & Cogliano 2000 ) ( US National Academies of Science 2004 ) ( Stati Uniti 2004 ). Più recentemente l'acido perfluoroottanoico (PFOA), un precursore nel più comune processo di produzione del teflon e utilizzato anche per realizzare rivestimenti per tessuti e imballaggi alimentari, è diventato una preoccupazione per la salute e l'ambiente a partire dal 2006 ( Stati Uniti e 2010 (iniziato nel 2006) ) , suggerendo che gli alocarburi, sebbene ritenuti tra i più inerti, possono anche presentare dei pericoli.

Gli alocarburi, compresi quelli che potrebbero non essere di per sé pericolosi, possono presentare problemi di smaltimento dei rifiuti . Poiché non si degradano facilmente negli ambienti naturali, gli alocarburi tendono ad accumularsi. L'incenerimento e gli incendi accidentali possono creare sottoprodotti corrosivi come acido cloridrico e acido fluoridrico e veleni come diossine e furani alogenati . Le specie di Desulfitobacterium vengono studiate per il loro potenziale nel biorisanamento di composti organici alogenici.

Guarda anche

Appunti

Riferimenti

link esterno