هالوكربون

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

مركبات الهالوكربون هي مركبات كيميائية ترتبط فيها ذرة كربون واحدة أو أكثر بروابط تساهمية مع ذرة هالوجين واحدة أو أكثر ( الفلور ، الكلور ، البروم ، اليود ، أو الأستاتين - المجموعة 17 )، مما يؤدي إلى تكوين مركبات عضوية فلورية ، ومركبات عضوية كلورية ، ومركبات عضوية برومية ، ومركبات عضوية يودية ، ومركبات عضوية أستاتينية . تُعد هالوكربونات الكلور الأكثر شيوعًا وتُسمى أيضًا بالكلوريدات العضوية . [ 1 ] 

تحتوي العديد من المركبات العضوية الاصطناعية، مثل البوليمرات البلاستيكية ، وبعض المركبات الطبيعية، على ذرات الهالوجين؛ وتُعرف هذه المركبات باسم المركبات الهالوجينية أو المركبات العضوية الهالوجينية . تُعدّ مركبات الكلور العضوية أكثر المركبات العضوية الهالوجينية استخدامًا في الصناعة، على الرغم من شيوع استخدام المركبات العضوية الهالوجينية الأخرى في التخليق العضوي. باستثناء حالات نادرة للغاية، لا تُنتَج المركبات العضوية الهالوجينية بيولوجيًا، ولكن العديد من المستحضرات الصيدلانية هي مركبات عضوية هالوجينية. ومن الجدير بالذكر أن العديد من المستحضرات الصيدلانية، مثل بروزاك، تحتوي على مجموعات ثلاثي فلورو ميثيل .

للحصول على معلومات حول كيمياء الهاليدات غير العضوية، انظر الهاليد .

العائلات الكيميائية

أمثلة على مركبات الهالوجينات العضوية - الكلوريدات

تُصنَّف مركبات الهالوكربون عادةً بنفس طريقة تصنيف المركبات العضوية ذات البنية المشابهة التي تشغل فيها ذرات الهيدروجين مواقع ذرات الهالوجين في جزيء الهالوكربون. ومن بين العائلات الكيميائية: [ 2 ]

تُسمى ذرات الهالوجين في جزيئات الهالوكربون عادةً " بدائل "، كما لو كانت هذه الذرات قد استُبدلت بذرات الهيدروجين . ومع ذلك ، تُحضّر الهالوكربونات بطرق عديدة لا تتضمن استبدالًا مباشرًا للهالوجينات بالهيدروجين .

التاريخ والسياق

تُنتج الكائنات الدقيقة كميات هائلة من بعض مركبات الهالوكربون. فعلى سبيل المثال، تُقدّر كمية بروميد الميثيل التي تُنتجها الكائنات البحرية سنويًا بملايين الأطنان. أما معظم مركبات الهالوكربون التي نستخدمها في حياتنا اليومية - كالمذيبات والأدوية والبلاستيك - فهي من صنع الإنسان. وقد تمّ أول تخليق لمركبات الهالوكربون في أوائل القرن التاسع عشر. وبدأ إنتاجها بالتسارع بعد اكتشاف خصائصها المفيدة كمذيبات ومخدرات. كما أدّى تطوير البلاستيك والمطاط الصناعي إلى زيادة كبيرة في حجم الإنتاج. وتُشكّل مركبات الهالوكربون نسبة كبيرة من الأدوية.

الهالوكربونات الطبيعية

تُنتج كميات كبيرة من الهالوكربونات الطبيعية، مثل الديوكسينات ، بفعل حرائق الأخشاب والنشاط البركاني . ويُعدّ الطحلب البحري مصدراً رئيسياً ثالثاً، إذ يُنتج العديد من المركبات المحتوية على الميثان والإيثان المكلور . ومن المعروف أن آلافاً من الهالوكربونات المعقدة تُنتجها بشكل رئيسي الكائنات البحرية. وعلى الرغم من أن مركبات الكلور تُشكّل غالبية المركبات المكتشفة، فقد وُجدت أيضاً مركبات البروميد واليوديد والفلوريد في الطبيعة. يُعدّ الأرجوان الصوري بروميداً تُنتجه بعض أنواع القواقع البحرية. أما الثيروكسين، فيُفرز من الغدة الدرقية وهو يوديد. ويُعدّ فلوروأسيتات، وهو مركب سام للغاية، أحد مركبات الفلور العضوية الطبيعية النادرة، وتُنتجه بعض النباتات. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

مركبات اليود العضوية، بما في ذلك المشتقات البيولوجية

تُشبه مركبات اليود العضوية، التي تُسمى اليوديدات العضوية ، في تركيبها مركبات الكلور العضوية والبروم العضوية، إلا أن رابطة الكلور فيها أضعف. وقد تم التعرف على العديد من اليوديدات العضوية، ولكن القليل منها فقط ذو أهمية صناعية كبيرة. وتُنتج مركبات اليود بشكل رئيسي كمكملات غذائية. [ 6 ]

تعتبر هرمونات الثيروكسين ضرورية لصحة الإنسان، ومن هنا تأتي فائدة الملح المعالج باليود .

يمكن استخدام 6 ملغ من اليود يوميًا لعلاج مرضى فرط نشاط الغدة الدرقية، وذلك لقدرته على تثبيط عملية إضافة مجموعة عضوية إلى جزيء هرمون الغدة الدرقية، وهو ما يُعرف بتأثير وولف-تشايكوف . قبل عام 1940، كانت اليوديدات هي الأدوية المضادة للغدة الدرقية الأكثر شيوعًا. عند تناولها بجرعات كبيرة، تُثبط اليوديدات تحلل الثيروجلوبولين ، مما يسمح بتخليق هرمون الغدة الدرقية وتخزينه في الغروانيات ، دون إطلاقه في مجرى الدم. تُعرف هذه الآلية بتأثير بلامر .

نادرًا ما يُستخدم هذا العلاج اليوم كعلاجٍ وحيد، على الرغم من التحسن السريع الذي يُلاحظ لدى المرضى فور تناوله. يكمن العيب الرئيسي لعلاج اليود في تراكم كميات زائدة من هرمون الغدة الدرقية، مما يُبطئ بدء مفعول الثيوأميدات (مثبطات تخليق هرمون الغدة الدرقية). إضافةً إلى ذلك، يتلاشى مفعول اليود بعد فترة العلاج الأولية. كما يُعدّ "التحرر من التثبيط" مصدر قلق، إذ قد يرتفع مستوى هرمون الغدة الدرقية المُخزّن بشكلٍ مفاجئ بعد التوقف عن العلاج.

الاستخدامات

أول هالوكربون تم استخدامه تجاريًا كان Tyrian purple ، وهو بروميد عضوي طبيعي من حلزون Murex Brandaris البحري.

تُستخدم مركبات الهالوكربون بشكل شائع كمذيبات ، ومبيدات حشرية ، ومبردات ، وزيوت مقاومة للحريق، ومكونات في المطاط الصناعي ، ومواد لاصقة ومانعة للتسرب، وطلاءات عازلة كهربائياً، وملدنات ، وبلاستيك . وللعديد من مركبات الهالوكربون استخدامات متخصصة في الصناعة. ومن بينها السكرالوز ، وهو مُحلي.

قبل أن تخضع هذه المواد لرقابة صارمة، كان عامة الناس يصادفون الهالو ألكانات في كثير من الأحيان كمذيبات للدهانات والتنظيف، مثل ثلاثي كلورو الإيثان (1،1،1-ثلاثي كلورو الإيثان) ورابع كلوريد الكربون (رباعي كلورو الميثان)، ومبيدات حشرية مثل 1،2-ثنائي برومو الإيثان (EDB، ثنائي بروميد الإيثيلين)، ومواد تبريد مثل الفريون -22 ( علامة دوبونت التجارية لكلورو ثنائي فلورو الميثان ). ولا تزال بعض الهالو ألكانات تُستخدم على نطاق واسع في التنظيف الصناعي، مثل كلوريد الميثيلين (ثنائي كلورو الميثان)، وكمواد تبريد، مثل R-134a ( 1،1،1،2-رباعي فلورو الإيثان ).

استُخدمت الهالو ألكينات أيضًا كمذيبات ، بما في ذلك رباعي كلورو الإيثيلين (Perc، رباعي كلورو الإيثيلين)، واسع الانتشار في التنظيف الجاف، وثلاثي كلورو الإيثيلين (TCE، 1،1،2-ثلاثي كلورو الإيثيلين). كما استُخدمت هالو ألكينات أخرى كعناصر بناء كيميائية للبلاستيك مثل كلوريد البولي فينيل (PVC، كلورو الإيثيلين المبلمر) والتفلون ( علامة تجارية لشركة دوبونت لرباعي فلورو الإيثيلين المبلمر، PTFE ).

تشمل الهالوأروماتية مركبات أروكلور السابقة ( علامة تجارية لشركة مونسانتو لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، PCBs)، والتي كانت تستخدم على نطاق واسع في محولات الطاقة والمكثفات وفي مواد البناء، ومركبات هالواكس السابقة ( علامة تجارية لشركة يونيون كاربايد لمركبات النفثالين متعددة الكلور ، PCNs)، والتي كانت تستخدم في السابق للعزل الكهربائي، ومركبات الكلوروبنزين ومشتقاتها، المستخدمة في المطهرات والمبيدات الحشرية مثل ثنائي كلورو ثنائي فينيل ثلاثي كلورو الإيثان ( DDT ، 1،1،1-ثلاثي كلورو-2،2-ثنائي (بارا-كلوروفينيل) الإيثان)، ومبيدات الأعشاب مثل 2،4-D (حمض 2،4-ثنائي كلورو فينوكسي أسيتيك)، والعوازل الأسكاريلية (المخلوطة مع PCBs، والتي لم تعد تستخدم في معظم البلدان)، والمواد الأولية الكيميائية.

بعض مركبات الهالوكربون، بما في ذلك هاليدات الأحماض مثل كلوريد الأسيتيل ، شديدة التفاعل ؛ ونادرًا ما توجد هذه المركبات خارج نطاق المعالجة الكيميائية. وقد حفزت الملاحظات التي أشارت إلى أن معظم مركبات الهالوكربون أكثر استقرارًا من غيرها من المواد، انتشار استخدامها على نطاق واسع. فقد تكون أقل تأثرًا بالأحماض أو القلويات، وأقل عرضة للاحتراق، وأقل عرضة لهجوم البكتيريا أو العفن ، وأقل تأثرًا بأشعة الشمس.

المخاطر

شجع استقرار مركبات الهالوكربون على الاعتقاد بأنها غير ضارة في الغالب، على الرغم من أن الأطباء أبلغوا في منتصف عشرينيات القرن الماضي عن إصابة عمال في مصانع النفثالين متعدد الكلور (PCN) بحب الشباب الكلوري ( تيليكي، 1927 ) ، وبحلول أواخر ثلاثينيات القرن الماضي، أصبح معروفًا أن العمال المعرضين لمركبات النفثالين متعدد الكلور قد يموتون بسبب أمراض الكبد ( فلين وجارفيك ، 1936 ) ، وأن مادة DDT تقتل البعوض والحشرات الأخرى ( مولر، 1948 ) . وبحلول خمسينيات القرن الماضي، صدرت عدة تقارير وأجريت تحقيقات حول مخاطر أماكن العمل. ففي عام 1956، على سبيل المثال، وبعد اختبار زيوت هيدروليكية تحتوي على ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs)، وجدت البحرية الأمريكية أن ملامسة الجلد تسبب أمراضًا كبدية قاتلة في الحيوانات، ورفضتها باعتبارها "شديدة السمية للاستخدام في غواصة " ( أوينز ضد مونسانتو، 2001 ) .

التركيز الجوي لعدة مركبات هالوكربونية، السنوات 1978-2015

في عام 1962، أثار كتابٌ لعالمة الأحياء الأمريكية راشيل كارسون ( كارسون 1962 ) موجةً من المخاوف بشأن التلوث البيئي ، والتي تركزت في البداية على مادة DDT ومبيدات حشرية أخرى ، بعضها من مركبات الهالوكربون. وتفاقمت هذه المخاوف عندما أبلغ الكيميائي الدنماركي سورين جنسن في عام 1966 عن وجود بقايا واسعة النطاق لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs) بين أسماك وطيور القطب الشمالي وما حوله ( جنسن 1966 ) . وفي عام 1974، توقع الكيميائي المكسيكي ماريو مولينا والكيميائي الأمريكي شيروود رولاند أن تتراكم مواد التبريد الشائعة من مركبات الهالوكربون ، وهي مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، في طبقات الجو العليا وتدمر طبقة الأوزون الواقية ( مولينا ورولاند 1974 ) . وفي غضون سنوات قليلة، لوحظ استنزاف طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية ، مما أدى إلى حظر إنتاج واستخدام مركبات الكلوروفلوروكربون في العديد من البلدان. ذكر تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2007 أن الهالوكربونات كانت سببًا مباشرًا للاحتباس الحراري . [ 7 ]

منذ سبعينيات القرن الماضي، ثمة جدل طويل الأمد لم يُحسم بعد حول المخاطر الصحية المحتملة لثلاثي كلورو الإيثيلين (TCE) ومذيبات الهالوكربون الأخرى التي كانت تُستخدم على نطاق واسع في التنظيف الصناعي ( أندرسون ضد غريس، 1986 ) ( سكوت وكوغليانو ، 2000 ) ( الأكاديميات الوطنية الأمريكية للعلوم، 2004 ) ( الولايات المتحدة، 2004 ) . ومؤخرًا، أصبح حمض البيرفلوروكتانويك (PFOA)، وهو مادة أولية في أكثر عمليات تصنيع التفلون شيوعًا، ويُستخدم أيضًا في صناعة طلاءات الأقمشة وتغليف المواد الغذائية ، مصدر قلق صحي وبيئي بدءًا من عام 2006 ( الولايات المتحدة، 2010 ) ، مما يشير إلى أن الهالوكربونات، على الرغم من الاعتقاد بأنها من بين أكثر المواد خمولًا، قد تُشكل أيضًا مخاطر.

قد تُشكّل مركبات الهالوكربون، بما فيها تلك التي قد لا تُمثّل خطراً بحد ذاتها، تحدياتٍ في التخلص من النفايات . ونظراً لعدم تحللها بسهولة في البيئات الطبيعية، تميل هذه المركبات إلى التراكم. ويمكن أن تُنتج عمليات الحرق والحرائق العرضية نواتج ثانوية أكالة مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الهيدروفلوريك ، بالإضافة إلى مواد سامة مثل الديوكسينات والفيورانات المهلجنة . ويجري حالياً دراسة أنواع من بكتيريا ديسلفيتوباكتيريوم لتقييم إمكاناتها في المعالجة الحيوية للمركبات العضوية المهلجنة. [ 8 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ يوئيل ساسون. "تكوين روابط الكربون-الهالوجين (Cl، Br، I)" في كتاب باتاي " كيمياء المجموعات الوظيفية" (2009). وايلي-في سي إتش، فاينهايم. doi : 10.1002/9780470682531.pat0011
  2. ↑ م. روسبرغ وآخرون. "الهيدروكربونات المكلورة" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية 2006، وايلي-في سي إتش، فاينهايم. doi : 10.1002/14356007.a06_233.pub2
  3. ↑ غوردون دبليو. غريبل (1998)، "مركبات الهالوجين العضوية الطبيعية"، مجلة أبحاث الكيمياء ، 31 (3): 141-152 ، doi : 10.1021/ar9701777.
  4. ↑ غوردون دبليو. غريبل (1999)، "تنوع مركبات البروم العضوية الموجودة في الطبيعة"، مجلة الجمعية الكيميائية ، 28 (5): 335-346 ، doi : 10.1039/a900201d.
  5. ↑ غوردون دبليو. غريبل (2002)، "المركبات العضوية الفلورية الموجودة طبيعياً"، في نيلسون، أ.هـ. (محرر)، المركبات العضوية الفلورية ، دليل الكيمياء البيئية، المجلد 3، الصفحات 121-136 ، doi : 10.1007/10721878 ، ISBN   3-540-42064-9.
  6. ↑ فيليس أ. ليداي، "اليود ومركبات اليود"، في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية ، وايلي-في سي إتش، فاينهايم، 2005. doi : 10.1002/14356007.a14_381
  7. ↑ تغير المناخ 2007: الأسس العلمية الفيزيائية. ملخص لصناع السياسات. مؤرشف بتاريخ 3 فبراير 2007 في أرشيف الإنترنت ، الصفحة 3
  8. ^ فيلمور، ر. لانثير، م. بوديه، ر. ©J.؛ ليبين، F. §O. (2006). "جنس الديسولفيتوبكتيريوم" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة FEMS . 30 (5): 706-733 . دوى : 10.1111/j.1574-6976.2006.00029.x . بميد 16911041 . 

مراجع

  • أندرسون ضد غريس (1986)، 628 F. Supp. 1219 ، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية{{citation}}: CS1 maint: location missing publisher ( link ) , سُوّيت القضية بين الطرفين، وتمت مراجعتها في Harr, J., Ed.; Asher, M., Ed. (1996), A Civil Action , Minneapolis, MN, USA: Sagebrush Education Resources{{citation}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  • كارسون، ر. (1962)، الربيع الصامت ، بوسطن، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية: هوتون ميفلين
  • فلين، إف بي؛ جارفيك، إن إي (1936)، "تأثير بعض النفتالينات المكلورة على الكبد"، وقائع جمعية البيولوجيا التجريبية والطب ، 35 : 118-120 ، doi : 10.3181/00379727-35-8879p ، S2CID 87157158 
  • جنسن، س. (1966)، "تقرير عن خطر كيميائي جديد"، مجلة نيو ساينتست ، 32 : 612
  • مولينا، إم جيه؛ رولاند، إف إس (1974)، "مستودع الستراتوسفير لمركبات الكلوروفلوروميثان: تدمير الأوزون المحفز بذرة الكلور"، مجلة نيتشر ، 249 (5460): 810-812 ، رمز Bibcode : 1974Natur.249..810M ، doi : 10.1038/249810a0 ، S2CID 32914300 
  • مولر، دكتوراه في علم الحشرات (1948)، "ثنائي كلورو ثنائي فينيل ثلاثي كلورو الإيثان والمبيدات الحشرية الأحدث" (ملف PDF) ، محاضرة نوبل
  • أوينز ضد مونسانتو (2001)، 96-CV-440، الملحق 3A03F (ملف PDF) ، ألاباما، الولايات المتحدة الأمريكية، مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 28-09-2006 ، تم استرجاعه بتاريخ 26-01-2006{{citation}}: CS1 maint: location missing publisher ( link ) , listed in Chemical Industry Archives, Anniston Case Arserved 2005-07-18 at the Wayback Machine , by Environmental Working Group, Washington, DC, 2002
  • سكوت، سي إس، محرر؛ كوجليانو، في جيه، محرر (2000)، "المخاطر الصحية لثلاثي كلورو الإيثيلين - حالة العلم" ، مجلة منظورات الصحة البيئية ، 108 (ملحق 2): 159-160 ، doi : 10.1289/ehp.00108s2159 ، PMC 1637768 ، PMID 10928830 ، مؤرشف من الأصل في 19 فبراير 2006  {{citation}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  • تيليكي إل. (1927)، " Die pernakrankheit "، Klinische Wochenschrift ، Jahrgänge 6، Berlin: Springer: 845، doi : 10.1007/BF01728520 ، S2CID 30035538 
  • الأكاديميات الوطنية الأمريكية للعلوم، نظام المشاريع الحالية (2004)، تقييم المخاطر الصحية البشرية لمركب ثلاثي كلورو الإيثيلين
  • الولايات المتحدة، وكالة حماية البيئة (2004)، نظام معلومات المخاطر المتكامل، ثلاثي كلورو الإيثيلين (CASRN 79-01-6) ، مؤرشف من الأصل في 5 أكتوبر 1999
  • الولايات المتحدة، وكالة حماية البيئة (2010)، برنامج الإشراف على مادة PFOA (بدأ في عام 2006) ، مؤرشف من الأصل في 9 مايو 2009
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بالمركبات العضوية الهالوجينية على ويكيميديا ​​كومنز