Кіріспе

Органохлор химиясында редуктивті хлорсыздандыру – хлор иондарын бөліп шығару үшін редукторлар арқылы көміртек-хлор байланысын үзуге арналған кез келген химиялық реакцияны білдіреді. Қолданылуына қарай түрлі әдістер қолданылады. Редуктивті хлорсыздандыру көбінесе хлорланған пестицидтерді немесе құрғақ тазалауда қолданылатын еріткіштерді залалсыздандыру үшін қолданылады. Сонымен қатар, ол кейде органикалық қосылыстарды, мысалы, фармацевтикалық препараттарды синтездеуде де пайдаланылады.

Химиялық

Дехлорлану – органикалық синтезде жақсы зерттелген реакция, бірақ оны жиі қолданбайды. Әдетте дехлорлаушы агенттің стехиометриялық мөлшері қажет. Бір классикалық қолданысы – Ульман реакциясы, онда хлорарендер бифенилдерге байланыстырылады. Мысалы, белсенді субстрат 2-хлоронитробензол мыс қола қорытпасымен 2,2'-динитробифенилге айналады. Нөлдік валентті темір ұқсас реакцияларды тудырады. Органофосфор (III) қосылыстары жеңіл дехлорлауға қолданылады. Нәтижесінде алкендер мен фосфор (V) пайда болады. Қаттырақ дехлорлау үшін сілтілік жер металдары мен мырыш қолданылады. Қосалқы өнім – мырыш хлориді.

Биологиялық

Вициналды редукция – бір алкан немесе алкенде жанында орналасқан екі галоген атомын жою процесі, нәтижесінде қосымша көміртегі-көміртегі байланысы пайда болады. Биологиялық редуктивті дехлорилендіру көбінесе бактериялардың белгілі бір түрлері арқылы жүзеге асырылады. Кейде бактериялар түрлері хлорорганикалық тыныс алуға арналған түрде жоғары маманданған, тіпті Дехалококкоидтар мен Дехалобактерлердегідей, белгілі бір электрон донорына қатысты да. Анаэромиксобактер сияқты басқа мысалдарда, әртүрлі электрон донорлары мен акцепторларын пайдалана алатын бактериялар оқшауланды, ал мүмкін электрон акцепторларының ішінде органохлорлар бар. Бұл реакциялар кейбір микробтардың өте агрессивті іздейтін молекуласы – В12 витаминіне байланысты.

Редуктивті хлорсыздандыруды қолдана отырып биомедиациялау

Хлорланған органикалық молекулаларды редуктивті хлорсыздандыру, ластанған жер асты суларын биологиялық түрде тазалау үшін маңызды. Мысалы, құрғақ тазалауда қолданылатын тетрахлороэтилен және қозғалтқышты майсыздандыруға арналған трихлороэтилен еріткіштерінің анаэробты бактериялар, көбінесе *Dehalococcoides* туысына жататын микроорганизмдер арқылы органохлоридті тыныс алуы осыған дәлел. Бұл хлороэтилендердің биологиялық тазалануы, ластанған жердегі басқа микроорганизмдер әртүрлі ферментациялық реакциялардың нәтижесінде H2 газын өндірген кезде жүзеге асуы мүмкін. Хлорсыздандырушы бактериялар осы H2 газын электрон доноры ретінде пайдаланып, хлороэтилендердегі хлор атомдарын сутек атомдарымен алмастырады, яғни сутекті редуктивті хлорсыздандыру арқылы. Бұл процесс топырақта органикалық электрон донорларының жеткілікті болуы және *Dehalococcoides* штамдарының сәйкес келуі жағдайында жүре береді. Трихлороэтилен дихлорэтилен және винилхлорид арқылы этиленге дейін хлорсыздандырылады. *Dehalobacter* туысына жататын микроорганизмдерде хлороформды ыдырататын редуктивті дехалогеназа ферменті табылған. Бұл хлороформды редукциялық дегалогениза ферменті, TmrA деп аталады, хлороформды тыныс алуға жауап ретінде транскрипциялық деңгейде жоғары реттеледі және ферментті табиғи және рекомбинантты түрлерде алуға болады. Редуктивті хлорсыздандыру полихлорирленген бифенилдерді (ПХБ) және хлорфторкөмірсутектерді (ХФК) биологиялық тазалау үшін зерттелді. ПХБ-ны редуктивті хлорсыздандыруды ПХБ-ны электронды қабылдағыш ретінде пайдаланатын анаэробты микроорганизмдер жүзеге асырады. Бұл процестің нәтижесінде алдымен "мета" орны, содан кейін "пара" орны және соңында "орто" орны тотығып, хлордан арылған өнім пайда болады. Гудзон өзенінде микроорганизмдер апталар бойы хлорсыздандыру процесін жүргізеді. Нәтижесінде пайда болған монохлоробьифенилдер мен дихлоробьифенилдер хлорланған аналогтарына қарағанда аз улы және аэробалық организмдермен оңай ыдырайды. ХФК-ның, соның ішінде ХФК 11, ХФК 113, хлортрифторэтилен, ХФК 12, ХКФК 141b және тетрахлорэтиленнің редуктивті хлорсыздандырылуы гидрогенолиз арқылы жүзеге асырылады. ХФК-ның тотығу жылдамдықтары электрондардың ауысу жылдамдығының Маркус теориясы негізінде есептелген теориялық жылдамдықтармен сәйкес келеді.

Электрохимиялық

Хлорланған көмірсутектер мен хлорлы фтор көмірсутектер сияқты хлорланған химиялық заттарды электрохимиялық түрлендіру электролиз арқылы тиісті еріткіштерде, мысалы су мен спирт қоспаларында жүзеге асырылуы мүмкін. Электролиттік жасушаның негізгі компоненттері – электродтардың түрлері, электролиттік орталар және медиаторларды қолдану. Катод молекулаға электрондарды беру арқылы оның ыдырауына себеп болады, нәтижесінде сәйкес көмірсутек (сутек атомдары бастапқы хлор атомдарын алмастырады) және бос хлорид иондары түзіледі. Мысалы, ХФҚ-ға редукциялық дехлоризация толыққанды түрде жүріп, бірнеше фторсутекті көмірсутектер (ФСК) және хлорид түзеді. Гидродехлоризация (ГДХ) – жоғары реакциялық жылдамдығының арқасында пайдалы редукциялық дехлоризация түрі. Ол H2-ны түрлі потенциалды электродты реакторлар мен катализаторларда редуктор ретінде пайдаланады. Зерттелген катализаторлардың түрлері – құнды металдар (платина, палладий, родий), өтпелі металдар (ниобий және молибден) және металл оксидтері – арасында құнды металдарға басымдық беріледі. Мысалы, палладий көбінесе сутек газын оңай сіңіре алатын кристалдық құрылымды қабылдайды, бұл оны тотығуға қолайлы жағдай тудырады. Дегенмен, ГДХ үшін катализатордың деактивациясы және қайта жаңартуы жиі кездесетін мәселе. Катализаторлардың тозуына байланысты, кейде беттерде хлордың зиянды әсері байқалады, ал сирек жағдайларда металлдың ұйып қалуы және еріп кетуі мүмкін. Электрохимиялық түрлендіру амбиенттік қысым мен температурада жүзеге асырылуы мүмкін. Бұл микробиалдық ортаны бұзбайды және қалпына келтіруге қосымша шығындарды тудырмайды. Дехлоризация процесін қатаң бақылау арқылы токсикалық хлорланған аралық өнімдер мен диоксиндер сияқты күйдіру өнімдерін болдырмауға болады. Трихлорэтилен және перхлорэтилен – қоршаған ортаға зиянсыз өнімдерге тікелей түрлендірілетін өңдеудің жиі кездесетін нысаналары. Хлорланған алкендер мен алкандар хлорлы сутегіне айналады, содан кейін ол негізбен бейтараптандырылады. Алайда, бұл әдісті қолданудың көптеген әлеуетті артықшылықтарына қарамастан, зерттеулер көбінесе зертханалық жағдайда жүргізілді, ал далалық зерттеулердің саны шектеулі болғандықтан, әзірге толыққанды қалыптаспаған.