Senyawa organoklorin, klorokarbon atau hidrokarbon terklorinasi, adalah zat organik yang mengandung setidaknya satu atom klorin yang terikat secara kovalen yang mempengaruhi perilaku kimia molekul. Kelas kloroalkana (alkana dengan satu atau lebih atom hidrogen digantikan oleh klorin) memberikan contoh umum. Keragaman struktural yang luas dan sifat kimia yang berbeda dari organoklorin menyebabkan berbagai nama dan aplikasi. Organoklorida adalah zat yang sangat berguna dalam banyak aplikasi, tetapi beberapa di antaranya menimbulkan masalah lingkungan yang serius.
Pengaruh pada properti
Klorinasi mengubah sifat fisik hidrokarbon dalam beberapa cara. Senyawa cenderung lebih padat daripada air karena berat atom klorin yang lebih tinggi dibandingkan dengan hidrogen. Organoklorida alifatik adalah agen alkilasi karena klorida adalah gugus pergi.
Penentuan senyawa organoklorin
Banyak senyawa seperti itu telah diisolasi dari sumber alami, dari bakteri hingga manusia. Senyawa organik terklorinasi ditemukan di hampir setiap kelas biomolekul, termasuk alkaloid, terpen, asam amino, flavonoid, steroid, dan asam lemak. Organoklorida, termasuk dioksin, terbentuk di lingkungan bersuhu tinggi saat kebakaran hutan, dan dioksin telah ditemukan dalam abu yang diawetkan dari kebakaran petir yang mendahului dioksin sintetis.
Selain itu, berbagai hidrokarbon terklorinasi sederhana, termasuk diklorometana, kloroform, dan karbon tetraklorida, telah diisolasi dari rumput laut. Sebagian besar klorometana di lingkungan terbentuk secara alami melalui biodegradasi, kebakaran hutan dan gunung berapi. Senyawa organoklorin dalam minyak juga dikenal luas (menurut GOST - R 52247-2004).
Epibatidin
Organoklorin epibatidin alami, alkaloid yang diisolasi dari katak pohon, memiliki efek analgesik yang kuat dan merangsang penelitian obat nyeri baru. Katak mendapatkan epibatidine melalui makanan mereka dan kemudian mengisolasinya di kulit mereka. Kemungkinan sumber makanannya adalah kumbang, semut, tungau, dan lalat.
Alkana
Alkana dan arilalkana dapat diklorinasi dalam kondisi radikal bebas dengan radiasi ultraviolet. Namun, tingkat klorinasi sulit dikendalikan. Aril klorida dapat dibuat dengan halogenasi Friedel-Crafts menggunakan klorin dan katalis asam Lewis. Metode untuk menentukan organoklorinsenyawa termasuk termasuk penggunaan katalis ini. Metode lain juga disebutkan dalam artikel.
Reaksi haloform menggunakan klorin dan natrium hidroksida juga mampu menghasilkan alkil halida dari metil keton dan senyawa terkait. Kloroform sebelumnya diproduksi dengan cara ini.
Klor menambahkan alkena dan alkuna pada ikatan rangkap, menghasilkan senyawa di- atau tetrakloro.
Alkil klorida
Alkil klorida adalah bahan penyusun serbaguna dalam kimia organik. Meskipun alkil bromida dan iodida lebih reaktif, alkil klorida lebih murah dan lebih mudah tersedia. Alkil klorida mudah diserang oleh nukleofil.
Memanaskan alkil halida dengan natrium hidroksida atau air menghasilkan alkohol. Reaksi dengan alkoksida atau aroksida menghasilkan ester dalam sintesis eter Williamson; reaksi dengan tiol menghasilkan tioeter. Alkil klorida mudah bereaksi dengan amina untuk membentuk amina tersubstitusi. Alkil klorida digantikan oleh halida yang lebih lembut seperti iodida dalam reaksi Finkelstein.
Reaksi dengan pseudohalida lain seperti azida, sianida dan tiosianat juga dimungkinkan. Dengan adanya basa kuat, alkil klorida mengalami dehidrohalogenasi membentuk alkena atau alkuna.
Alkil klorida bereaksi dengan magnesium membentuk reagen Grignard, mengubah senyawa elektrofilik menjadi senyawa nukleofilik. Reaksi Wurtz menggabungkan dua alkil halida dengan natrium secara reduksi.
Aplikasi
Aplikasi terbesarkimia organoklorin adalah produksi vinil klorida. Produksi tahunan pada tahun 1985 adalah sekitar 13 miliar kilogram, hampir semuanya diubah menjadi polivinil klorida (PVC). Penentuan senyawa organoklorin (menurut GOST) adalah proses yang tidak dapat dilakukan tanpa peralatan standar khusus.
Kebanyakan hidrokarbon terklorinasi dengan berat molekul rendah seperti kloroform, diklorometana, dikloroetana, dan trikloroetana adalah pelarut yang berguna. Pelarut ini cenderung relatif non-polar; oleh karena itu mereka tidak dapat bercampur dengan air dan efektif dalam pembersihan seperti degreasing dan dry cleaning. Pemurnian ini juga berlaku untuk metode penentuan senyawa organoklorin (minyak dan zat lain sangat kaya akan senyawa ini).
Yang paling penting adalah diklorometana, yang terutama digunakan sebagai pelarut. Klorometana adalah prekursor untuk chlorosilanes dan silikon. Secara historis signifikan tetapi lebih kecil adalah kloroform, terutama prekursor klorodifluorometana (CHClF2) dan tetrafluoroetena, yang digunakan dalam pembuatan Teflon.
Dua kelompok utama insektisida organoklorin adalah zat seperti DDT dan larutan alisiklik terklorinasi. Mekanisme kerjanya sedikit berbeda dengan senyawa organoklorin dalam minyak.
Senyawa mirip DDT
Zat seperti DDT bekerja pada sistem saraf tepi. Di saluran natrium akson, mereka mencegah penutupan gerbang setelah aktivasi dan depolarisasi.membran. Ion natrium merembes melalui membran saraf dan menciptakan "post potensial" negatif yang tidak stabil dengan peningkatan rangsangan saraf. Kebocoran ini menyebabkan pelepasan berulang di neuron, baik secara spontan atau setelah stimulus tunggal.
Siklodiena terklorinasi meliputi aldrin, dieldrin, endrin, heptaklor, klordan, dan endosulfan. Durasi paparan dari 2 hingga 8 jam menyebabkan penurunan aktivitas sistem saraf pusat (SSP), diikuti oleh iritabilitas, tremor, dan kemudian kejang. Mekanisme kerjanya adalah dengan mengikat insektisida pada lokasi GABA dalam kompleks ionofor klorida gamma-aminobutyric acid (GABA), yang mencegah klorida memasuki saraf.
Contoh lainnya termasuk dicofol, mirex, kepon dan pentachlorophenol. Mereka dapat bersifat hidrofilik atau hidrofobik, tergantung pada struktur molekulnya.
Bifenil
Polychlorinated biphenyls (PCBs) pernah digunakan secara luas sebagai isolator listrik dan cairan perpindahan panas. Penggunaannya umumnya telah dihentikan karena masalah kesehatan. PCB telah digantikan oleh polibrominasi difenil eter (PBDE), yang menyebabkan masalah toksisitas dan bioakumulasi yang serupa.
Beberapa jenis senyawa organoklorin sangat beracun bagi tumbuhan atau hewan, termasuk manusia. Dioksin, diproduksi dengan membakar bahan organik dengan adanya klorin, merupakan polutan organik persisten yang menimbulkan bahaya ketika dilepaskan ke lingkungan, seperti halnya beberapa insektisida (sepertiseperti DDT).
Misalnya, DDT, yang digunakan secara luas untuk pengendalian serangga pada pertengahan abad ke-20, juga terakumulasi dalam rantai makanan, seperti metabolitnya DDE dan DDD, dan menyebabkan masalah pada sistem reproduksi (misalnya, penipisan kulit). kulit telur) pada beberapa spesies burung. Beberapa senyawa jenis ini, seperti mustard belerang, mustard nitrogen dan lewisite, bahkan digunakan sebagai senjata kimia karena toksisitasnya.
Intoksikasi dengan senyawa organoklorin
Namun, keberadaan klorin dalam senyawa organik tidak memberikan toksisitas. Beberapa organoklorida dianggap cukup aman untuk penggunaan makanan dan obat-obatan. Misalnya, kacang polong dan buncis mengandung hormon tanaman terklorinasi alami 4-chlorindole-3-acetic acid dan pemanis sucralose (Splenda) banyak digunakan dalam produk makanan.
Pada tahun 2004, setidaknya 165 organoklorida disetujui di seluruh dunia untuk digunakan sebagai obat-obatan, termasuk antibiotik alami vankomisin, antihistamin loratadine (Claritin), antidepresan sertraline (Zoloft), anti-epilepsi lamotrigine (Lamictal), dan obat inhalasi. isofluran anestesi. Perlu diketahui senyawa ini untuk menentukan senyawa organoklorin dalam minyak (menurut GOST).
Temuan ilmuwan
Rachel Carson membawa toksisitas pestisida DDT ke publik dalam bukunya tahun 1962 Silent Spring. Meskipun banyak negara telah dihentikanpenggunaan jenis senyawa organoklorin tertentu, seperti larangan DDT AS, DDT persisten, PCB, dan residu organoklorin lainnya, masih ditemukan pada manusia dan mamalia di seluruh planet ini, bertahun-tahun setelah produksi dan penggunaan dibatasi.
Di wilayah Arktik, tingkat yang sangat tinggi ditemukan pada mamalia laut. Bahan kimia ini terkonsentrasi pada mamalia dan bahkan ditemukan dalam ASI manusia. Pada beberapa spesies mamalia laut, terutama yang menghasilkan susu tinggi lemak, jantan cenderung memiliki kadar yang jauh lebih tinggi karena betina mengurangi konsentrasi dengan meneruskan zat ke keturunannya melalui laktasi. Juga, zat ini dapat ditemukan dalam minyak, yang penting untuk dipertimbangkan ketika menentukan senyawa organoklorin dalam minyak (menurut GOST). Biasanya mengacu pada pestisida, meskipun dapat juga mengacu pada senyawa jenis ini.
Pestisida organoklorin dapat diklasifikasikan menurut struktur molekulnya. Pestisida siklopentadiena adalah struktur cincin alifatik yang berasal dari reaksi Pentachlorocyclopentadiene Diels-Alder dan termasuk chlordane, nonachlor, heptachlor, heptachlor epoxide, dieldrin, aldrin, endrin, mirex, dan kepon. Subkelas lain dari pestisida organoklorin adalah keluarga DDT dan isomer heksaklorosikloheksana. Semua pestisida ini memiliki kelarutan dan volatilitas yang rendah serta tahan terhadap proses degradasi di lingkungan. Toksisitas dan ketekunan mereka di lingkungan telah menyebabkan merekapembatasan atau penangguhan untuk sebagian besar penggunaan di Amerika Serikat.
Pestisida
Pestisida organoklorin sangat efektif membunuh hama, terutama serangga. Tetapi banyak dari produk kimia ini dianggap negatif oleh aktivis lingkungan dan konsumen karena satu pestisida organoklorin yang terkenal dan sekarang dilarang: dichlorodiphenyltrichoethane, lebih dikenal sebagai DDT.
Pestisida organoklorin adalah bahan kimia dengan karbon, klorin dan hidrogen. Seperti yang dijelaskan oleh US Fish and Wildlife Service, ikatan klorin-karbon sangat kuat, yang mencegah bahan kimia ini cepat rusak atau larut dalam air. Bahan kimia ini juga menarik lemak dan menumpuk di jaringan lemak hewan yang mengkonsumsinya.
Ketahanan kimia pestisida organoklorin adalah salah satu alasan mengapa pestisida ini efektif sebagai insektisida dan berpotensi berbahaya - dapat melindungi tanaman untuk waktu yang lama, tetapi juga dapat tetap berada di tubuh hewan.
Bersamaan dengan DDT, EPA AS telah melarang penggunaan pestisida organoklorin lain seperti aldrin, dieldrin, heptaklor, mirex, chlordecone, dan chlordane. Eropa juga telah melarang banyak pestisida organoklorin, tetapi di kedua wilayah ini, bahan kimia organoklorin masih merupakan bahan aktif di sejumlah produk pengendalian hama rumah, kebun, dan lingkungan.lingkungan, menurut EPA. Pestisida organoklorin juga sangat populer di negara berkembang di seluruh dunia untuk penggunaan pertanian.
Apakah Anda sedang menyurvei lahan pertanian untuk memastikannya masih dipenuhi dengan pestisida organoklorin musim panas, atau memeriksa air untuk senyawa organoklorin, pengujian adalah cara terbaik untuk mengetahui apakah bahan kimia ini ada di dekat Anda. Metode EPA 8250A dan 8270B dapat digunakan untuk menguji bahan kimia ini. 8250A dapat menguji limbah, tanah dan air, sedangkan 8270B menggunakan kromatografi gas/spektrometri massa (GC/MS).
Meskipun pestisida organoklorin paling dikenal merusak kemampuan beberapa burung untuk bertelur secara sehat, bahan kimia ini diketahui berdampak buruk pada manusia yang mengonsumsi atau menghirup pestisida. Penghirupan atau konsumsi ikan atau jaringan hewan yang terkontaminasi secara tidak sengaja adalah rute yang paling mungkin menelan pestisida organoklorin. Untuk memastikan bahwa seseorang memiliki tanda-tanda keracunan organoklorin, darah atau urin biasanya dikirim ke universitas atau lembaga pemerintah yang menggunakan GC/MS untuk menguji senyawa kimia.
Tanda-tanda keracunan
Tanda-tanda peringatan keracunan pestisida organoklorin termasuk kejang, halusinasi, batuk, ruam kulit, muntah, sakit perut, sakit kepala, kebingungan, dan kemungkinan gangguan pernapasaninsufisiensi menurut Matthew Wong, PhD, PhD, dan Beth Israel Deaconess Medical Center, Medscape. Meskipun banyak pestisida ini dilarang di AS dan Eropa, penggunaannya di belahan dunia lain dan penyimpanan di beberapa bagian AS dan Eropa menciptakan situasi di mana keracunan organoklorin masih mungkin terjadi.
Pestisida organoklorin mengandung sejumlah besar bahan kimia persisten yang efektif dan membawa risiko yang signifikan di seluruh dunia.
Meskipun senyawa organik terhalogenasi relatif jarang di alam dibandingkan dengan yang tidak terhalogenasi, banyak senyawa tersebut telah diisolasi dari sumber alami, dari bakteri hingga manusia. Ada contoh senyawa klorin alami yang ditemukan di hampir setiap kelas biomolekul, antara lain alkaloid, terpen, asam amino, flavonoid, steroid, dan asam lemak.
Organoklorida, termasuk dioksin, terbentuk di lingkungan bersuhu tinggi dari kebakaran hutan, dan dioksin telah ditemukan dalam abu yang diawetkan dari kebakaran petir yang mendahului dioksin sintetis. Selain itu, berbagai hidrokarbon terklorinasi sederhana, termasuk diklorometana, kloroform, dan karbon tetraklorida, telah diisolasi dari rumput laut.
Sebagian besar klorometana di lingkungan diproduksi secara alami oleh biodegradasi, kebakaran hutan, dan gunung berapi. Organoklorin epibatidin alami, alkaloid yang diisolasi dari katak pohon, memiliki efek analgesik yang kuat danmerangsang penelitian obat nyeri baru.
Dioksin
Beberapa jenis senyawa organoklorin sangat beracun bagi tumbuhan atau hewan, termasuk manusia. Dioksin, terbentuk ketika bahan organik dibakar dengan adanya klorin, dan beberapa insektisida, seperti DDT, merupakan polutan organik persisten yang menimbulkan bahaya lingkungan. Misalnya, penggunaan DDT yang berlebihan pada pertengahan abad kedua puluh, yang terakumulasi pada hewan, menyebabkan penurunan populasi beberapa burung yang parah. Pelarut terklorinasi, jika salah penanganan dan dibuang, menimbulkan masalah pencemaran air tanah.
Beberapa organoklorida, seperti fosgen, bahkan telah digunakan sebagai bahan kimia perang. Beberapa organoklorida yang dibuat secara artifisial dan beracun, seperti DDT, akan menumpuk di dalam tubuh pada setiap paparan, yang pada akhirnya menyebabkan jumlah yang mematikan karena tubuh tidak dapat memecah atau membuangnya. Namun, keberadaan klorin dalam senyawa organik sama sekali tidak menjamin toksisitas. Banyak senyawa organoklorin yang cukup aman untuk penggunaan makanan dan obat-obatan.
Misalnya, kacang polong dan buncis mengandung hormon tanaman terklorinasi alami 4-chlorindole-3-acetic acid (4-Cl-IAA) dan pemanis sucralose (Splenda) yang banyak digunakan dalam produk makanan. Pada tahun 2004, setidaknya 165senyawa organoklorin untuk digunakan sebagai obat-obatan, termasuk antihistamin loratadin (Claritin), antidepresan sertraline (Zoloft), antiepilepsi lamotrigin (lamiktal), dan isofluran anestesi inhalasi.
Membuka Rachel Carson
Dengan Silent Spring (1962), Rachel Carson menarik perhatian publik pada masalah toksisitas organoklorin. Sementara banyak negara telah menghentikan penggunaan beberapa jenis senyawa ini (seperti larangan AS terhadap DDT sebagai akibat dari pekerjaan Carson), organoklorida persisten terus diamati pada manusia dan mamalia di seluruh planet ini pada tingkat yang berpotensi berbahaya bertahun-tahun setelahnya. produksi. Penggunaannya telah dibatasi.
Senyawa organoklorin (menurut GOST) termasuk dalam daftar zat berbahaya bagi manusia.
