Um composto organoclorado, clorocarbono ou hidrocarboneto clorado, é uma substância orgânica contendo pelo menos um átomo de cloro ligado covalentemente que afeta o comportamento químico da molécula. A classe dos cloroalcanos (alcanos com um ou mais átomos de hidrogênio substituídos por cloro) fornece exemplos gerais. A ampla diversidade estrutural e as diferentes propriedades químicas dos organoclorados levam a uma ampla gama de nomes e aplicações. Os organoclorados são substâncias muito úteis em muitas aplicações, mas algumas delas representam um sério problema ambiental.
Influência nas propriedades
A cloração altera as propriedades físicas dos hidrocarbonetos de várias maneiras. Os compostos tendem a ser mais densos que a água devido ao maior peso atômico do cloro em comparação com o hidrogênio. Os organoclorados alifáticos são agentes alquilantes porque o cloreto é o grupo de saída.
Determinação de compostos organoclorados
Muitos desses compostos foram isolados de fontes naturais, de bactérias a humanos. Compostos orgânicos clorados são encontrados em quase todas as classes de biomoléculas, incluindo alcalóides, terpenos, aminoácidos, flavonóides, esteróides e ácidos graxos. Organocloretos, incluindo dioxinas, se formam no ambiente de alta temperatura dos incêndios florestais, e as dioxinas foram encontradas nas cinzas preservadas de incêndios relâmpagos que antecederam as dioxinas sintéticas.
Além disso, vários hidrocarbonetos clorados simples, incluindo diclorometano, clorofórmio e tetracloreto de carbono, foram isolados de algas marinhas. A maior parte do clorometano no ambiente é formado naturalmente através da biodegradação, incêndios florestais e vulcões. Compostos organoclorados em óleo também são amplamente conhecidos (de acordo com GOST - R 52247-2004).
Epibatidina
A epibatidina organoclorada natural, um alcaloide isolado de rãs arbóreas, tem forte efeito analgésico e estimula a pesquisa de novos analgésicos. As rãs obtêm epibatidina através da comida e depois a isolam na pele. As fontes alimentares prováveis são besouros, formigas, ácaros e moscas.
Alcanos
Alcanos e arilalcanos podem ser clorados sob condições de radicais livres com radiação ultravioleta. No entanto, o grau de cloração é difícil de controlar. Cloretos de arila podem ser preparados por halogenação Friedel-Crafts usando cloro e um catalisador ácido de Lewis. Métodos para determinar organocloradoscompostos incluem incluir o uso deste catalisador. Outros métodos também são mencionados no artigo.
A reação de halofórmio usando cloro e hidróxido de sódio também é capaz de gerar haletos de alquila a partir de metilcetonas e compostos relacionados. O clorofórmio era anteriormente produzido desta forma.
Cloro adiciona alcenos e alcinos a múltiplas ligações, dando compostos di- ou tetracloro.
Cloretos de alquila
Os cloretos de alquila são blocos de construção versáteis em química orgânica. Embora os brometos e iodetos de alquila sejam mais reativos, os cloretos de alquila são menos caros e mais prontamente disponíveis. Cloretos de alquila são facilmente atacados por nucleófilos.
Aquecer haletos de alquila com hidróxido de sódio ou água resulta em álcoois. A reação com alcóxidos ou aróxidos dá ésteres na síntese do éter de Williamson; reações com tióis dão tioéteres. Os cloretos de alquila reagem prontamente com aminas para formar aminas substituídas. Os cloretos de alquila são substituídos por haletos mais macios, como o iodeto, na reação de Finkelstein.
Reação com outros pseudohaletos como azida, cianeto e tiocianato também é possível. Na presença de uma base forte, os cloretos de alquila sofrem desidrohalogenação para formar alcenos ou alcinos.
Os cloretos de alquila reagem com o magnésio para formar reagentes de Grignard, convertendo um composto eletrofílico em um nucleofílico. A reação de Wurtz combina dois haletos de alquila com sódio de maneira redutora.
Aplicativo
A maior aplicaçãoquímica organoclorada é a produção de cloreto de vinil. A produção anual em 1985 foi de cerca de 13 bilhões de quilos, quase todos convertidos em cloreto de polivinila (PVC). A determinação de compostos organoclorados (de acordo com GOST) é um processo que não pode ser feito sem equipamento padronizado especial.
A maioria dos hidrocarbonetos clorados de baixo peso molecular, como clorofórmio, diclorometano, dicloroetano e tricloroetano, são solventes úteis. Esses solventes tendem a ser relativamente apolares; portanto, são imiscíveis com água e são eficazes na limpeza, como desengorduramento e limpeza a seco. Esta purificação também se aplica a métodos de determinação de compostos organoclorados (óleo e outras substâncias são muito ricas nestes compostos).
O mais importante é o diclorometano, que é usado principalmente como solvente. O clorometano é um precursor dos clorossilanos e silicones. Historicamente significativo, mas menor, é o clorofórmio, principalmente um precursor do clorodifluorometano (CHClF2) e do tetrafluoroeteno, que é usado na fabricação de Teflon.
Os dois principais grupos de inseticidas organoclorados são substâncias como DDT e soluções alicíclicas cloradas. Seu mecanismo de ação é ligeiramente diferente dos compostos organoclorados do óleo.
Compostos do tipo DDT
Substâncias semelhantes ao DDT atuam no sistema nervoso periférico. No canal de sódio do axônio, impedem o fechamento da comporta após ativação e despolarização.membranas. Os íons de sódio penetram através da membrana do nervo e criam um "pós-potencial" negativo desestabilizador com aumento da excitabilidade do nervo. Esse vazamento causa descargas repetidas no neurônio, espontaneamente ou após um único estímulo.
Os ciclodienos clorados incluem aldrin, dieldrin, endrin, heptaclor, clordano e endosulfan. A duração da exposição de 2 a 8 horas leva a uma diminuição da atividade do sistema nervoso central (SNC), seguida de irritabilidade, tremores e convulsões. O mecanismo de ação é ligar inseticidas no sítio GABA no complexo de ionóforo de cloreto de ácido gama-aminobutírico (GABA), que impede a entrada de cloreto no nervo.
Outros exemplos incluem dicofol, mirex, kepon e pentaclorofenol. Eles podem ser hidrofílicos ou hidrofóbicos, dependendo de sua estrutura molecular.
Bifenils
Os bifenilos policlorados (PCBs) já foram amplamente utilizados como isolantes elétricos e fluidos de transferência de calor. Seu uso geralmente foi descontinuado devido a problemas de saúde. Os PCBs foram substituídos por éteres difenílicos polibromados (PBDEs), que causam toxicidade semelhante e problemas de bioacumulação.
Alguns tipos de compostos organoclorados são altamente tóxicos para plantas ou animais, incluindo humanos. As dioxinas, produzidas pela queima de matéria orgânica na presença de cloro, são poluentes orgânicos persistentes que representam um perigo quando liberados no meio ambiente, assim como alguns inseticidas (comocomo DDT).
Por exemplo, o DDT, que foi amplamente utilizado para controle de insetos em meados do século 20, também se acumula nas cadeias alimentares, como seus metabólitos DDE e DDD, e causa problemas no sistema reprodutivo (por exemplo, afinamento de cascas de ovos) em algumas espécies de aves. Alguns compostos desse tipo, como mostarda sulfurosa, mostarda nitrogenada e lewisita, são até usados como armas químicas devido à sua toxicidade.
Intoxicação com compostos organoclorados
No entanto, a presença de cloro em um composto orgânico não confere toxicidade. Alguns organoclorados são considerados seguros o suficiente para uso em alimentos e medicamentos. Por exemplo, ervilhas e feijões contêm o hormônio vegetal clorado natural 4-clorindol-3-ácido acético e o adoçante sucralose (Splenda) são amplamente utilizados em produtos dietéticos.
A partir de 2004, pelo menos 165 organoclorados foram aprovados em todo o mundo para uso como produtos farmacêuticos, incluindo o antibiótico natural vancomicina, o anti-histamínico loratadina (Claritin), o antidepressivo sertralina (Zoloft), o antiepiléptico lamotrigina (Lamictal), e drogas inalatórias. anestésico isoflurano. É necessário conhecer esses compostos para determinar compostos organoclorados em óleo (segundo GOST).
Descobertas dos cientistas
Rachel Carson trouxe a toxicidade dos pesticidas do DDT ao público em seu livro Silent Spring, de 1962. Embora muitos países tenham descontinuadoo uso de certos tipos de compostos organoclorados, como a proibição de DDT dos EUA, DDT persistente, PCBs e outros resíduos organoclorados, ainda são encontrados em humanos e mamíferos em todo o planeta, muitos anos após a produção e uso serem restritos.
Nas regiões do Ártico, níveis particularmente altos são encontrados em mamíferos marinhos. Esses produtos químicos estão concentrados em mamíferos e são encontrados até mesmo no leite materno humano. Em algumas espécies de mamíferos marinhos, especialmente aqueles que produzem leite com alto teor de gordura, os machos tendem a ter níveis muito mais altos, pois as fêmeas reduzem as concentrações passando substâncias para os descendentes através da lactação. Além disso, essas substâncias podem ser encontradas no óleo, o que é importante considerar ao determinar os compostos organoclorados no óleo (de acordo com o GOST). Geralmente se refere a pesticidas, embora também possa se referir a qualquer composto desse tipo.
Os pesticidas organoclorados podem ser classificados de acordo com suas estruturas moleculares. Pesticidas ciclopentadieno são estruturas de anel alifático derivadas de reações Pentaclorociclopentadieno Diels-Alder e incluem clordano, nonacloro, heptacloro, heptacloro epóxido, dieldrin, aldrin, endrin, mirex e kepon. Outras subclasses de pesticidas organoclorados são a família DDT e os isômeros hexaclorociclohexano. Todos esses agrotóxicos possuem baixa solubilidade e volatilidade e são resistentes a processos de degradação no meio ambiente. Sua toxicidade e persistência no meio ambiente levaram à suarestrição ou suspensão para a maioria dos usos nos Estados Unidos.
Pesticidas
Os pesticidas organoclorados são muito eficazes para matar pragas, especialmente insetos. Mas muitos desses produtos químicos são percebidos negativamente por ativistas ambientais e consumidores por causa de um pesticida organoclorado bem conhecido e agora proibido: diclorodifeniltricoetano, mais conhecido como DDT.
Pesticidas organoclorados são produtos químicos com carbono, cloro e hidrogênio. Como explicou o Serviço de Pesca e Vida Selvagem dos EUA, as ligações cloro-carbono são especialmente fortes, o que impede que esses produtos químicos se decomponham ou se dissolvam rapidamente na água. O produto químico também atrai gordura e se acumula no tecido adiposo dos animais que o consomem.
A longevidade química dos pesticidas organoclorados é uma das razões pelas quais ele é tão eficaz quanto um inseticida e potencialmente prejudicial - pode proteger as plantações por um longo tempo, mas também pode permanecer no corpo de um animal.
Junto com o DDT, a EPA dos EUA proibiu o uso de outros pesticidas organoclorados, como aldrin, dieldrin, heptacloro, mirex, clordecona e clordano. A Europa também proibiu muitos pesticidas organoclorados, mas em ambas as regiões, os produtos químicos organoclorados ainda são ingredientes ativos em vários produtos de controle de pragas para casa, jardim e meio ambiente.meio ambiente, de acordo com a EPA. Os pesticidas organoclorados também são extremamente populares em países em desenvolvimento ao redor do mundo para uso agrícola.
Se você está pesquisando terras agrícolas para se certificar de que ainda estão cheias de pesticidas organoclorados de verão, ou verificando a água para compostos organoclorados, o teste é a melhor maneira de descobrir se esses produtos químicos estão perto de você. Os métodos 8250A e 8270B da EPA podem ser usados para testar esses produtos químicos. O 8250A pode testar resíduos, solo e água, enquanto o 8270B usa cromatografia gasosa/espectrometria de massa (GC/MS).
Embora os pesticidas organoclorados sejam mais conhecidos por prejudicar a capacidade de algumas aves de botar ovos saudáveis, esses produtos químicos são conhecidos por afetar negativamente os seres humanos que consomem ou inalam pesticidas. A inalação acidental ou o consumo de peixe ou tecido animal contaminado é a via mais provável de ingestão de pesticidas organoclorados. Para confirmar que alguém tem sinais de envenenamento por organoclorados, sangue ou urina geralmente são enviados a uma universidade ou agência governamental que usa GC/MS para testar compostos químicos.
Sinais de envenenamento
Sinais de alerta de toxicidade de pesticidas organoclorados incluem convulsões, alucinações, tosse, erupções cutâneas, vômitos, dor abdominal, dores de cabeça, confusão e possivelmente problemas respiratóriosinsuficiência de acordo com Matthew Wong, PhD, PhD, e Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Embora existam proibições de muitos desses pesticidas nos EUA e na Europa, seu uso em outras partes do mundo e armazenamento em partes dos EUA e da Europa criam situações em que o envenenamento por organoclorados ainda é possível.
Os pesticidas organoclorados incluem um grande número de produtos químicos persistentes que são eficazes e apresentam riscos significativos em todo o mundo.
Embora os compostos orgânicos halogenados sejam relativamente raros na natureza em comparação com os não halogenados, muitos desses compostos foram isolados de fontes naturais, de bactérias a humanos. Existem exemplos de compostos naturais de cloro encontrados em quase todas as classes de biomoléculas, incluindo alcalóides, terpenos, aminoácidos, flavonóides, esteróides e ácidos graxos.
Organoclorados, incluindo dioxinas, se formam no ambiente de alta temperatura dos incêndios florestais, e as dioxinas foram encontradas nas cinzas preservadas de incêndios de raios que precederam as dioxinas sintéticas. Além disso, vários hidrocarbonetos clorados simples, incluindo diclorometano, clorofórmio e tetracloreto de carbono, foram isolados de algas marinhas.
A maior parte do clorometano no meio ambiente é produzida naturalmente por biodegradação, incêndios florestais e vulcões. A epibatidina organoclorada natural, um alcalóide isolado de rãs arbóreas, tem forte efeito analgésico eestimula a pesquisa de novos medicamentos para a dor.
Dioxinas
Alguns tipos de compostos organoclorados são altamente tóxicos para plantas ou animais, incluindo humanos. As dioxinas, formadas quando a matéria orgânica é queimada na presença de cloro, e alguns inseticidas, como o DDT, são poluentes orgânicos persistentes que apresentam riscos ambientais. Por exemplo, o uso excessivo de DDT em meados do século XX, que se acumulou nos animais, levou a um declínio severo nas populações de algumas aves. Solventes clorados, se manuseados e descartados incorretamente, criam problemas de poluição das águas subterrâneas.
Alguns organoclorados, como o fosgênio, têm sido usados como agentes de guerra química. Alguns dos organoclorados tóxicos e criados artificialmente, como o DDT, se acumulam no corpo a cada exposição, eventualmente levando a quantidades letais porque o corpo não pode decompô-los ou se livrar deles. No entanto, a presença de cloro em um composto orgânico de forma alguma garante toxicidade. Muitos compostos organoclorados são seguros o suficiente para uso em alimentos e medicamentos.
Por exemplo, ervilhas e feijões contêm o hormônio vegetal clorado natural 4-clorindol-3-ácido acético (4-Cl-IAA) e o adoçante sucralose (Splenda) são amplamente utilizados em produtos dietéticos. Em 2004, pelo menos 165compostos organoclorados para uso farmacêutico, incluindo o anti-histamínico loratadina (Claritin), o antidepressivo sertralina (Zoloft), o antiepiléptico lamotrigina (lamiktal) e o anestésico inalatório isoflurano.
Abrindo Rachel Carson
Com Silent Spring (1962), Rachel Carson chamou a atenção do público para o problema da toxicidade dos organoclorados. Embora muitos países tenham eliminado gradualmente o uso de alguns tipos desses compostos (como a proibição do DDT pelos EUA como resultado do trabalho de Carson), organoclorados persistentes continuam a ser observados em humanos e mamíferos em todo o planeta em níveis potencialmente prejudiciais muitos anos depois Produção. Seu uso foi limitado.
Os compostos organoclorados (de acordo com GOST) estão incluídos na lista de substâncias perigosas para os seres humanos.
