Кіріспе
Көміртек және кем дегенде бір галоген қамтитын химиялық қосылыстар. Галокарбонаттар – бір немесе бірнеше көміртек атомы коваленттік байланыс арқылы бір немесе бірнеше галоген атомдарымен (фтор, хлор, бром немесе йод) байланысқан химиялық қосылыстар. Бұл органофторлық, органохлорлық, органобромдық және органойодтық қосылыстардың түзілуіне әкеледі. Хлорлы галокарбонаттар ең көп таралған және олар органохлоридтер деп аталады. Көптеген синтетикалық органикалық қосылыстар, мысалы, пластик полимерлер, сондай-ақ кейбір табиғи заттарда галоген атомдары бар; олар галогенделген қосылыстар немесе органогалогендер деп аталады. Органохлоридтер – өнеркәсіпте ең көп қолданылатын органохалидтер, бірақ басқа органохалидтер де органикалық синтезде жиі қолданылады. Өте сирек жағдайларды есептемегенде, органохалидтер биологиялық жолмен өндірілмейді, бірақ көптеген фармацевтикалық препараттар органохалидтер болып табылады. Атап айтқанда, көптеген фармацевтикалық препараттар, мысалы, Прозак, трифторметил топтарын қамтиды. Органикалық емес галоидтар химиясы туралы ақпаратты галоидтар бетінен табуға болады.
Halocarbon compounds are chemical compounds in which one or more carbon atoms are linked by covalent bonds with one or more halogen atoms (fluorine, chlorine, bromine or iodine – [[Group (periodic table)) resulting in the formation of organofluorine compounds, organochlorine compounds, organobromine compounds, and organoiodine compounds. Chlorine halocarbons are the most common and are called organochlorides. Many synthetic organic compounds such as plastic polymers, and a few natural ones, contain halogen atoms; they are known as halogenated compounds or organohalogens. Organochlorides are the most common industrially used organohalides, although the other organohalides are used commonly in organic synthesis. Except for extremely rare cases, organohalides are not produced biologically, but many pharmaceuticals are organohalides. Notably, many pharmaceuticals such as Prozac have trifluoromethyl groups. For information on inorganic halide chemistry, see halide.
Тарих және мәнмәтін
Кейбір галокарбондар микроорганизмдер тарапынан үлкен көлемде өндіріледі. Мысалы, теңіз организмдері жылына бірнеше миллион тонна метилбромид өндіреді деп есептеледі. Күнделікті өмірде кездесетін галокарбондардың көп бөлігі – еріткіштер, дәрілер, пластиктер – адам жасаған. Галокарбондарды алғаш синтездеу 1800-жылдардың басында жүзеге асырылды. Олардың еріткіш және анестетик ретінде пайдалы қасиеттері табылғаннан кейін өндіріс қарқыны артты. Пластмассалар мен синтетикалық эластомерлердің дамуы өндіріс көлемін едәуір арттырды. Дәрі-дәрмектердің маңызды бөлігі галокарбондардан тұрады.
Табиғи галокарбондар
Табиғи түрде кездесетін галокарбонның көп бөлігі, мысалы, диоксин, ағаш өртеу және жанартаулық қызмет нәтижесінде пайда болады. Үшінші маңызды көз – теңіз балдырлары, олар бірнеше хлорланған метан және этан қосылыстарын өндіреді. Бірнеше мың күрделі галокарбон негізінен теңіз мекендеушілерімен жасалады. Табылған қосылыстардың көп бөлігі хлорлы қосылыстар болғанымен, табиғатта бромдар, йодтар және фторлар да кездеседі. Тир қызғылт түсі – бром қосылысы және оны белгілі бір теңіз қабықшалары өндіреді. Тироксин қалқанша безінен бөлінеді және йодты қосылыс болып табылады. Жоғары улы фторацетат – сирек кездесетін табиғи органофторлы қосылыстардың бірі және оны белгілі бір өсімдіктер өндіреді.
Органикалық йод қосылыстары, биологиялық туындыларын қоса алғанда
Органикалық йод қосылыстары, органикалық йодидтер деп аталады, құрылысы жағынан хлорорганикалық және броморганикалық қосылыстарға ұқсас, бірақ C–I байланысы әлсіз. Көптеген органикалық йодидтер белгілі, бірақ олардың көбі өнеркәсіптік маңызы бар емес. Йодид қосылыстары негізінен тағамдық қоспа ретінде өндіріледі. Тироксин гормондары адам денсаулығы үшін маңызды, сондықтан йодталған тұздың пайдасы зор. Гипертиреозбен ауыратын науқастарды емдеу үшін күніне алты миллиграмм йодид қолдануға болады, себебі ол қалқанша безі гормондарының синтезіндегі органикация процесін тежеуге қабілетті, бұл Вольф-Хайкофф эффектісі деп аталады. 1940 жылға дейін йодидтер қалқанша безіне қарсы қолданылатын басты препараттар болды. Үлкен дозаларда йодидтер тиреоглобулиннің протеолизін тежейді, бұл гормонның синтезделіп коллоидта жиналуына мүмкіндік береді, бірақ оны қан ағынына жібермейді. Бұл механизм Пламмер эффектісі деп аталады. Бұл емдеу қазіргі кезде науқастардың жағдайы тез жақсарғанына қарамастан, жеке ем ретінде сирек қолданылады. Йодидпен емдеудің басты кемшілігі – тиреоид гормондарының (ТГ) артық жиналуы, бұл тиоамидтердің (ТГ синтезін тежегіштер) әсер етуін баяулатады. Сонымен қатар, йодидтердің тиімділігі бастапқы емдеу кезеңінен кейін төмендейді. "Блокададан шығу" да мазалайды, себебі жиналған ТГ емді тоқтатқаннан кейін күрт өсуі мүмкін.
Қолданылуы
Коммерциялық тұрғыда қолданылған алғашқы галокарбон – Тирдің қызғылт түсі, Murex brandaris теңіз қабығының табиғи органобромиді. Галокарбондарды еріткіштер, пестицидтер, салқындатқыштар, отқа төзімді майлар, эластомерлердің құрамдас бөліктері, жабыстырғыштар мен тығыздағыштар, электр оқшаулағыш жабындар, пластификаторлар және пластик ретінде қолдану кең таралған. Көптеген галокарбондар өнеркәсіпте арнайы қолданылады. Сукралоза деген бір галокарбон тәттілендіргіш ретінде қолданылады. Қатаң реттеуге дейін, көпшілік халық галоалкандарды бояу және тазалау еріткіштері ретінде – трихлорэтан (1,1,1-трихлорэтан), көміртек тетрахлориді (тетрахлоромэтан), 1,2-дибромоэтан (EDB, этилен дибромиді) сияқты пестицидтер және Фреон 22 (хлордифторметанға DuPont сауда белгісі) сияқты салқындатқыштар ретінде жиі кездестіретін. Кейбір галоалкандар әлі де өнеркәсіптік тазалауда, мысалы, метилен хлориді (дихлорметан) және R 134a (1,1,1,2-тетрафторэтан) сияқты салқындатқыштар ретінде кеңінен қолданылады. Галоалкендер де еріткіш ретінде қолданылған, оның ішінде киім тазалауда кең таралған перхлорэтилен (Perc, тетрахлорэтилен) және трихлорэтилен (TCE, 1,1,2-трихлорэтилен). Басқа галоалкендер поливинилхлорид ("винил" немесе ПВХ, полимерленген хлороэтен) және Тефлон (полимерленген тетрафторэтенге DuPont сауда белгісі, PTFE) сияқты пластиктердің химиялық құрылыс блоктары болды. Галоароматикалық заттарға бұрынғы Aroclorлар (Monsanto компаниясының полихлорирленген бифенилдер, PCB сауда белгісі) кіреді, олар электрлік трансформаторлар мен конденсаторларда және ғимараттардағы тығыздағыштарда кеңінен қолданылған, бұрынғы Halowaxes (полихлорирленген нафталин, PCN, Union Carbide сауда белгісі), электр оқшаулағыштары ретінде қолданылған, хлорбензолдар және олардың туындылары, дезинфекциялауға, дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ, 1,1,1-трихлор 2,2-бис(п-хлорофенил)этан) сияқты пестицидтерге, 2,4-D (2,4-дихлорфеноксиуксус қышқылы) сияқты гербицидтерге, аскарел диэлектриктеріне (PCB-мен қосылған, көптеген елдерде енді қолданылмайды) және химиялық шикізат ретінде қолданылады. Азауш қышқылдары сияқты кейбір галокарбондар, мысалы, ацетилхлорид, өте реактивті; олар химиялық өңдеуден тыс жерлерде сирек кездеседі. Галокарбондарды кеңінен қолданудың себебі көбінесе олардың басқа заттарға қарағанда тұрақтырақ болуында. Олар қышқылдар мен сілтілерге аз сезімтал, тез жанаспайды, бактериялар мен саңырауқұлақтардың әсеріне төзімді және күн сәулесінің әсеріне аз бейім.
Қауіптер
Галокарбонның тұрақтылығы олардың көбінесе зиянсыз екендігіне сенуге ынталандырды, бірақ 1920 жылдардың ортасында дәрігерлер полихлориленді нафталин (ПХН) өндірісінде жұмыс істейтін жұмысшылардың хлоракнеден зардап шегетіні туралы хабарлады, ал 1930 жылдардың соңында ПХН-ге ұшыраған жұмысшылар бауыр ауруынан қайтыс болуы мүмкін екендігі және ДДТ масалар мен басқа да жәндіктерді өлтіретіні белгілі болды. 1950 жылдары жұмыс орындарындағы қауіп-қатерлер туралы бірнеше есептер мен зерттеулер жүргізілді. Мысалы, 1956 жылы полихлорирленген бифенил (ПХБ) бар гидравликалық майларды сынағаннан кейін, АҚШ Әскери-теңіз күштері жануарлардың терімен тікелей байланысы өлімге әкелетін бауыр ауруын тудыратынын анықтады және оларды "суасты кемелерінде пайдалануға тым уытты" деп қарастырмады. Бұл қауіптер 1966 жылы Даниялық химик Сорен Йенсен Арктика мен Суарктикалық аймақтардағы балықтар мен құстар арасында ПХБ қалдықтарының кең таралғанын хабарлағаннан кейін күшейді. 1974 жылы Мексикалық химик Марио Молина және АҚШ химигі Шервуд Роуленд кең таралған галокарбондық тоңазытқыштар, хлорфторкарбондардың (ХФК) атмосфераның жоғарғы қабаттарында жинақталып, қорғаушы озон қабатын жоятынын болжады. Бірнеше жылдың ішінде Антарктика үстінде озон қабатының азаюы байқалды, бұл көптеген елдерде хлорфторкарбондардың өндірісі мен қолданылуына тыйым салуға әкелді. 2007 жылы Климаттық өзгерістер жөніндегі үкіметаралық комиссия (ҮОЖК) галокарбонның жаһандық жылынудың тікелей себебі екенін мәлімдеді. 1970 жылдардан бері трихлорэтилен (ТЭК) және өнеркәсіптік тазалауда кеңінен қолданылатын басқа да галокарбондық еріткіштердің денсаулыққа тигізетін ықтимал қауіптері туралы шешілмеген даулар болып келеді. Соңғы кезде перфтороктано қышқылы (ПФОА), тефлонның ең көп таралған өндіріс процесіндегі алғышарт және маталар мен тағамдық қаптамалар жасау үшін де қолданылады, 2006 жылдан бастап денсаулық пен қоршаған ортаға қатысты алаңдаушылық тудырды, бұл галокарбондар, тіпті ең инертті деп есептелсе де, қауіпті болуы мүмкін екенін көрсетеді. Галокарбондар, тіпті өздері қауіпті болмаса да, қалдықтарды жою мәселелерін тудыруы мүмкін. Табиғи ортада тез ыдырамайтындықтан, галокарбондар жинақталады. Күйдіру және кездейсоқ өрттер тұз қышқылы және фтор қышқылы сияқты коррозиялық қосымша өнімдерді, сондай-ақ галогенді диоксиндер мен фурандар сияқты улы заттарды тудыруы мүмкін. Desulfitobacterium түрлері галогенді органикалық қосылыстарды биоремедиациялау мүмкіндігі үшін зерттелуде.
In 1962 a book by U. S. biologist Rachel Carson started a storm of concerns about environmental pollution, first focused on DDT and other pesticides, some of them also halocarbons. These concerns were amplified when in 1966 Danish chemist Soren Jensen reported widespread residues of PCBs among Arctic and sub Arctic fish and birds In 1974, Mexican chemist Mario Molina and U. S. chemist Sherwood Rowland predicted that common halocarbon refrigerants, the chlorofluorocarbons (CFCs), would accumulate in the upper atmosphere and destroy protective ozone Within a few years, ozone depletion was being observed above Antarctica, leading to bans on production and use of chlorofluorocarbons in many countries. In 2007, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) said halocarbons were a direct cause of global warming. Since the 1970s there have been longstanding, unresolved controversies over potential health hazards of trichloroethylene (TCE) and other halocarbon solvents that had been widely used for industrial cleaning More recently perfluorooctanoic acid (PFOA), a precursor in the most common manufacturing process for Teflon and also used to make coatings for fabrics and food packaging, became a health and environmental concern starting in 2006 , suggesting that halocarbons, though thought to be among the most inert, may also present hazards. Halocarbons, including those that might not be hazards in themselves, can present waste disposal issues. Because they do not readily degrade in natural environments, halocarbons tend to accumulate. Incineration and accidental fires can create corrosive byproducts such as hydrochloric acid and hydrofluoric acid, and poisons like halogenated dioxins and furans. Species of Desulfitobacterium are being investigated for their potential in the bioremediation of halogenic organic compounds.