Введение

Органическое соединение, содержащее по крайней мере один атом хлора, связанный ковалентной связью. Два изображения хлороформа. Органохлориная химия изучает свойства органохлориных соединений, или органохлоридов – органических соединений, содержащих по крайней мере один атом хлора, связанный ковалентной связью. К классу хлороалканов (алканы, в которых один или несколько атомов водорода замещены хлором) относятся распространенные примеры. Широкое структурное разнообразие и различные химические свойства органохлоридов обуславливают широкий спектр их названий, применений и характеристик. Органохлориные соединения широко используются в различных областях, однако некоторые из них вызывают серьезную обеспокоенность в отношении состояния окружающей среды, при этом TCDD является одним из наиболее известных примеров. Хлорированные органические соединения встречаются практически во всех классах биомолекул и природных продуктов, включая алкалоиды, терпеноиды, аминокислоты, флавоноиды, стероиды и жирные кислоты. Диоксины, представляющие особую опасность для здоровья человека и окружающей среды, образуются в условиях высоких температур при лесных пожарах и были обнаружены в сохранившейся золе от пожаров, вызванных молниями, которые произошли до появления синтетических диоксинов. Кроме того, из морских водорослей были выделены различные простые хлорированные углеводороды, такие как дихлорметан, хлороформ и тетрахлорметан. Большая часть хлорометана в окружающей среде образуется естественным путем в результате биологического разложения, лесных пожаров и вулканической активности. Природный органохлорид эпибатидин, алкалоид, выделенный из древесных лягушек, обладает мощным обезболивающим эффектом и стимулировал исследования в области разработки новых анальгетиков. Однако из-за неприемлемого терапевтического индекса он больше не рассматривается в качестве объекта исследований для потенциального терапевтического применения. Лягушки получают эпибатидин с пищей, который затем накапливается в их коже. Вероятными источниками пищи являются жуки, муравьи, клещи и мухи.

Из хлора

Алканы и арилалканы могут хлорироваться в условиях свободнорадикального механизма под действием ультрафиолетового света. Однако контролировать степень хлорирования затруднительно. Арилхлориды можно получить с помощью галогенирования по Фриделю-Крафтсу, используя хлор и катализатор – кислоту Льюиса.

Пестициды

Две основные группы хлорорганических инсектицидов – это соединения типа ДДТ и хлорированные алициклические соединения. Их механизм действия несколько отличается. Соединения, подобные ДДТ, воздействуют на периферическую нервную систему. В натриевом канале аксона они препятствуют закрытию канала после активации и деполяризации мембраны. Ионы натрия просачиваются через нервную мембрану, создавая дестабилизирующий отрицательный "постпотенциал" и повышенную возбудимость нерва. Эта утечка вызывает повторные импульсы в нейроне либо спонтанно, либо в ответ на единичный стимул. Хлорированные циклодиены включают альдрин, диэльдрин, эндрин, гептахлор, хлордан и эндосульфан. Воздействие в течение 2–8 часов приводит к угнетению активности центральной нервной системы (ЦНС), за которым следуют гиперекситабельность, тремор и, в конечном итоге, судороги. Механизм действия заключается в связывании инсектицида с GABAA-рецептором в комплексе гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) с хлоридным ионофором, что ингибирует поступление хлоридов в нерв.

Изоляторы

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) когда-то широко использовались в качестве электрических изоляторов и теплоносителей. Их применение в основном прекратили из-за опасений для здоровья. ПХБ были заменены полибромированными дифениловыми эфирами (ПБДЭ), которые вызывают сходные опасения в отношении токсичности и биоаккумуляции.

Токсичность

Некоторые типы органохлоридов обладают значительной токсичностью для растений или животных, включая человека. Диоксины, образующиеся при сжигании органического вещества в присутствии хлора, являются стойкими органическими загрязнителями, представляющими опасность при попадании в окружающую среду, как и некоторые инсектициды (например, ДДТ). Например, ДДТ, широко использовавшийся для борьбы с насекомыми в середине XX века, также накапливается в пищевых цепях, как и его метаболиты ДДЭ и ДДД, вызывая проблемы с размножением (например, истончение яичной скорлупы) у некоторых видов птиц. ДДТ также создавал дополнительные экологические проблемы, поскольку он чрезвычайно подвижен, и его следы обнаруживаются даже в Антарктиде, несмотря на то, что там он никогда не применялся. Некоторые органохлоридные соединения, такие как серная горчица, азотная горчица и левизит, даже используются в качестве химического оружия из-за своей токсичности. Однако наличие хлора в органическом соединении не гарантирует токсичности. Некоторые органохлориды считаются достаточно безопасными для употребления в пищу и лекарствах. Например, горох и бобы содержат природный хлорированный растительный гормон 4-хлориндол-3-уксусную кислоту (4 Cl IAA), а подсластитель сукралоза (Splenda) широко используется в диетических продуктах. По состоянию на 2004 год, по меньшей мере 165 органохлоридов были одобрены во всем мире для использования в качестве фармацевтических препаратов, включая природный антибиотик ванкомицин, антигистамин лоратадин (Кларитин), антидепрессант сертралин (Золофт), противоэпилептический препарат ламотриджин (Ламиктал) и ингаляционный анестетик изофлуран. Рейчел Карсон привлекла внимание общественности к токсичности пестицида ДДТ в своей книге "Безмолвная весна", опубликованной в 1962 году. Хотя многие страны постепенно отказались от использования некоторых видов органохлоридов, например, США запретили ДДТ, стойкие остатки ДДТ, полихлорированных бифенилов (ПХБ) и других органохлоридов продолжают обнаруживаться у людей и млекопитающих по всему миру спустя много лет после ограничения их производства и использования. Особенно высокие уровни обнаруживаются в арктических регионах у морских млекопитающих. Эти химические вещества концентрируются в тканях млекопитающих и даже обнаруживаются в грудном молоке человека. У некоторых видов морских млекопитающих, особенно тех, которые производят молоко с высоким содержанием жира, концентрация у самцов обычно значительно выше, поскольку самки снижают ее, передавая потомству с молоком.