كيمياء المركبات العضوية الكلورية

تمثيلان للكلوروفورم .

يهتم علم كيمياء المركبات العضوية الكلورية بدراسة خصائص هذه المركبات ، أو ما يُعرف بالمركبات العضوية الكلورية ، وهي مركبات عضوية تحتوي على رابطة واحدة أو أكثر بين الكربون والكلور . ^{[ 1 ]} تشمل فئة الكلورو ألكان ( الألكانات التي استُبدلت فيها ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر بذرة كلور ) أمثلة شائعة. يؤدي التنوع البنيوي الواسع والاختلاف الكبير في الخصائص الكيميائية للمركبات العضوية الكلورية إلى تعدد أسمائها وتطبيقاتها وخصائصها. تُستخدم المركبات العضوية الكلورية على نطاق واسع في العديد من التطبيقات، على الرغم من أن بعضها يُثير قلقًا بيئيًا بالغًا، ومن أبرزها مركبا DDT و TCDD . ^{[ 2 ]}

تُستخدم المركبات العضوية الكلورية مثل ثلاثي كلورو الإيثيلين ، ورباعي كلورو الإيثيلين ، وثنائي كلورو الميثان، والكلوروفورم بشكل شائع كمذيبات ويشار إليها باسم "المذيبات المكلورة".

تُغير عملية الكلورة الخصائص الفيزيائية للهيدروكربونات بعدة طرق. عادةً ما تكون هذه المركبات أكثر كثافة من الماء نظرًا لارتفاع الوزن الذري للكلور مقارنةً بالهيدروجين. كما تتميز بدرجات غليان وانصهار أعلى مقارنةً بالهيدروكربونات الأخرى. وتقل قابليتها للاشتعال مع زيادة استبدال الكلور في الهيدروكربونات.

غالباً ما تكون مركبات الكلور العضوية الأليفاتية عوامل مؤلكلة لأن الكلور يمكن أن يعمل كمجموعة مغادرة ، مما قد يؤدي إلى تلف الخلايا.

عُزلت العديد من المركبات العضوية الكلورية من مصادر طبيعية تتراوح من البكتيريا إلى الإنسان (مثل 3-كلورو تيروسين ). ^{[ 3 ] [ 4 ]} توجد المركبات العضوية المكلورة في جميع فئات الجزيئات الحيوية والمنتجات الطبيعية تقريبًا ، بما في ذلك القلويدات ، والتربينات ، والأحماض الأمينية ، والفلافونويدات ، والستيرويدات ، والأحماض الدهنية . ^{[ 3 ] [ 5 ]} تُنتج الديوكسينات ، التي تُشكل مصدر قلق خاص لصحة الإنسان والبيئة، في بيئة درجات الحرارة العالية لحرائق الغابات، وقد وُجدت في الرماد المحفوظ لحرائق البرق التي سبقت الديوكسينات الاصطناعية. ^{[ 6 ]} بالإضافة إلى ذلك، عُزلت مجموعة متنوعة من الهيدروكربونات المكلورة البسيطة، بما في ذلك ثنائي كلورو الميثان ، والكلوروفورم ، ورابع كلوريد الكربون، من الطحالب الكبيرة . ^{[ 7 ]} يتم إنتاج غالبية الكلوروميثان في البيئة بشكل طبيعي بواسطة المجتمعات الميكروبية وحرائق الغابات والبراكين. ^{[ 8 ]}

يُعدّ الإيباتيدين ، وهو قلويد عضوي كلوريدي طبيعي معزول من ضفادع الأشجار، ذا تأثيرات مسكنة قوية ، وقد حفّز البحث عن أدوية جديدة لتسكين الألم. مع ذلك، ونظرًا لمؤشره العلاجي غير المقبول ، لم يعد موضوعًا للبحث عن استخدامات علاجية محتملة. ^{[ 9 ]} تحصل الضفادع على الإيباتيدين من خلال غذائها، حيث يُخزّن في جلدها. ومن المصادر الغذائية المحتملة الخنافس والنمل والعث والذباب. ^{[ 10 ]}

تُعدّ كلوريدات الألكيل لبنات بناء متعددة الاستخدامات في الكيمياء العضوية. ورغم أن بروميدات ويوديدات الألكيل أكثر تفاعلاً، إلا أن كلوريدات الألكيل عادةً ما تكون أقل تكلفة وأكثر توفراً. وتتعرض كلوريدات الألكيل بسهولة لهجوم النيوكليوفيلات.

يؤدي تسخين هاليدات الألكيل مع هيدروكسيد الصوديوم أو الماء إلى إنتاج الكحولات. ويتفاعل الألكوكسيد مع الألكوكسيدات أو الأريلوكسيدات لإنتاج الإيثرات في تفاعل ويليامسون لتكوين الإيثرات ؛ بينما يتفاعل مع الثيولات لإنتاج ثيوإيثرات . تتفاعل كلوريدات الألكيل بسهولة مع الأمينات لإنتاج أمينات مُستبدلة . تُستبدل كلوريدات الألكيل بهاليدات أضعف مثل اليوديد في تفاعل فينكلشتاين . كما يُمكن التفاعل مع هاليدات زائفة أخرى مثل الأزيد والسيانيد والثيوسيانات . في وجود قاعدة قوية، تخضع كلوريدات الألكيل لتفاعل نزع الهالوجين لإنتاج الألكينات أو الألكاينات .

تتفاعل كلوريدات الألكيل مع المغنيسيوم لإنتاج كواشف غرينيارد ، محولةً المركب المحب للإلكترونات إلى مركب محب للنواة . أما تفاعل وورتز، فيقوم بربط هاليدات الألكيل اختزالياً مع الصوديوم .

يمكن استخدام بعض المركبات العضوية الكلورية (مثل كلوريد الإيثيل ) كعوامل ألكلة . وقد تم إنتاج رباعي إيثيل الرصاص من كلوريد الإيثيل وسبائك الصوديوم والرصاص : ^{[ 11 ] [ 12 ]}

نادراً ما يكون الاختزال الكلوري مفيداً في التخليق الكيميائي، ولكنه خطوة أساسية في التحلل البيولوجي للعديد من الملوثات العضوية الكلورية المستمرة .

تُعدّ بعض أنواع المركبات العضوية الكلورية سامة للغاية للنباتات والحيوانات، بما في ذلك الإنسان. وتُعتبر الديوكسينات، التي تنتج عند احتراق المواد العضوية بوجود الكلور، ملوثات عضوية ثابتة تُشكّل خطراً عند إطلاقها في البيئة، شأنها شأن بعض المبيدات الحشرية (مثل DDT ). فعلى سبيل المثال، يتراكم DDT، الذي استُخدم على نطاق واسع لمكافحة الحشرات في منتصف القرن العشرين، في السلاسل الغذائية، وكذلك نواتج أيضه ​​DDE و DDD ، ويُسبب مشاكل تناسلية (مثل ترقق قشرة البيض) في بعض أنواع الطيور. ^{[ 15 ]} كما يُشكّل DDT خطراً بيئياً إضافياً نظراً لسرعة انتشاره، حيث عُثر على آثار منه في القارة القطبية الجنوبية رغم عدم استخدامه هناك. وتُستخدم بعض المركبات العضوية الكلورية، مثل خردل الكبريت وخردل النيتروجين واللويزيت ، كأسلحة كيميائية نظراً لسميتها.

مع ذلك، فإن وجود رابطة كلور-كربون في مركب عضوي لا يضمن بالضرورة سميته. تُعتبر بعض المركبات العضوية الكلورية آمنة بما يكفي للاستهلاك في الأطعمة والأدوية. على سبيل المثال، يحتوي البازلاء والفول على هرمون نباتي مكلور طبيعي هو حمض 4-كلوروإندول-3-أسيتيك (4-Cl-IAA)؛ ^{[ 16 ] [ 17 ]} والمُحلي الصناعي سكرالوز (سبليندا) مُضاف غذائي شائع . اعتبارًا من عام 2004تمت الموافقة على ما لا يقل عن 165 من مركبات الكلور العضوية في جميع أنحاء العالم لاستخدامها كأدوية صيدلانية، بما في ذلك المضاد الحيوي الطبيعي فانكومايسين ، ومضاد الهيستامين لوراتادين (كلاريتين)، ومضاد الاكتئاب سيرترالين (زولوفت)، ومضاد الصرع لاموتريجين (لاميكتال)، ومخدر الاستنشاق إيزوفلوران . ^{[ 18 ]}

• هاليد عضوي
• أوكتاتكلوروسيكلوبوتان

• مقال بعنوان "تكوين الهيدروكربونات المكلورة في المواد النباتية المتأثرة بالعوامل الجوية" على موقع SLAC الإلكتروني
• مقال بعنوان "أكسدة الهيدروكربونات المكلورة" من موقع معهد كيمياء الأكسدة الخضراء بجامعة كارنيجي ميلون