Hexachlorcyklopentadien - Hexachlorocyclopentadiene

Hexachlorcyklopentadien

Jména
Název IUPAC 1,2,3,4,5,5-hexachlorcyklopenta-1,3-dien
Ostatní jména graflox, perchlorcyklopentadien
Identifikátory
Číslo CAS	77-47-4 Y
3D model (JSmol )	Interaktivní obrázek
ChemSpider	6233 Y
Informační karta ECHA	100.000.937
PubChem CID	6478
UNII	IP6ATU242I Y
Řídicí panel CompTox (EPA)	DTXSID2020688
InChI InChI = 1S / C5Cl6 / c6-1-2 (7) 4 (9) 5 (10,11) 3 (1) 8 Y Klíč: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYSA-N Y InChI = 1 / C5Cl6 / c6-1-2 (7) 4 (9) 5 (10,11) 3 (1) 8 Klíč: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYAM
ÚSMĚVY ClCl (Cl) C (/ Cl) = C (/ Cl) C (Cl) = C1Cl
Vlastnosti
Chemický vzorec	C5Cl6
Molární hmotnost	272.76 g · mol−1
Vzhled	Bledě žlutá až jantarově zbarvená kapalina
Zápach	Štiplavý, nepříjemný[1]
Hustota	1,702 g / cm3
Bod tání	-10 ° C (14 ° F; 263 K)
Bod varu	239 ° C (462 ° F; 512 K)
Rozpustnost ve vodě	0,0002% (reaguje, 25 ° C)[1]
Tlak páry	0,08 mmHg
Nebezpečí
Hlavní nebezpečí	Teratogen
Bod vzplanutí	100 ° C (212 ° F; 373 K)
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)	žádný[1]
REL (Doporučeno)	PEL 0,01 ppm (0,1 mg / m23)[1]
IDLH (Okamžité nebezpečí)	N.D.[1]
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Y ověřit (co je YN ?)
Reference Infoboxu

Hexachlorcyklopentadien (HCCPD), také známý jako C-56, Graphlox a HRS 1655, je organochlorová sloučenina se vzorcem C.₅Cl₆. Je to předchůdce pesticidy, retardéry hoření, a barviva. Je bezbarvý tekutý ačkoli komerční vzorky vypadají citronově žlutou kapalinu někdy s modravou párou. Mnohé z jeho derivátů se ukázaly jako vysoce kontroverzní, jak je prokázaly studie perzistentní organické znečišťující látky. Odhaduje se, že do roku 1976 bylo vyrobeno 270 000 tun.^[2] Byli to dva významní výrobci Velsicol Chemical Corporation v USA a společností Jiangsu Anpon Electrochemicals Co. v Číně.

Dějiny

HCCPD byl poprvé zmíněn jako a dien v některých Diels-Alder reakce v roce 1930. Chemická látka přitahovala zvýšenou pozornost objevem své insekticidní vlastnosti v roce 1955. Kvůli rozsáhlému používání se tyto pesticidy staly méně účinnými genetické mutace cíleného hmyzu. Počet hmyzu odolných vůči cyklodienům a lindan přiblížil 300 do roku 1989.^[2] Později bylo nalezeno další použití sloučeniny, a to jako a zpomalovač hoření pro polyestery v roce 1957. Kromě toho byl HCCPD použit k výrobě a dimer. Tento dimer byl také známý jako „Mirex ”Nebo„ Box dimer ”a byl komerčně nabízen jako retardér hoření pro použití v polymery jako polypropylen. V 70. letech se ukázalo, že dimer Mirex degraduje v prostředí na kepone, dobře zavedený karcinogen. Tento vývoj vyvolal obavy a používání Mirexu bylo zcela ukončeno. Před tímto, Diels-Alder adukty HCCPD byly vyvinuty s řadou cyklických dienů. Některé z těchto sloučenin získaly komerční pozornost, jako je adukt HCCPD s 1,5-cyklooktadien který byl prodáván pod jménem Dechlorane® plus. Tento zpomalovač hoření byl použit v polyolefiny a Nylon a také v drátech a kabelech díky svým dobrým vlastnostem odolným proti vlhkosti. Od té doby je náchylný k vědeckému výzkumu o jeho dopadu na životní prostředí^[3] Nyní jsou téměř všechny deriváty zakázány nebo se uvažuje o zákazu, podle úvah Stockholmská úmluva o perzistentních organických látkách.

Syntéza a výroba

Hexachlorcyklopentadien připravuje chlorování z cyklopentadien čímž se získá 1,1,2,3,4,5-oktachlorcyklopentan, který ve druhém kroku podléhá dehydrochloraci:^[4] První postup používá zásaditý chlornan a po frakční destilaci má výtěžek asi 75%, dalších 25% tvoří nižší chlorované cyklopentadieny.^[5] Druhý proces využívá tepelnou dechloraci, ke které dochází při 470-480 ° C a poskytuje výtěžek vyšší než 90%. Proto je první proces snazší provádět, ale druhý poskytuje čistší produkt.^[6]

C₅H₆ + 6 Cl₂ → C.₅H₂Cl₈ + 4 HCl

C₅H₂Cl₈ → C.₅Cl₆ + 2 HCl

Kromě výrobců, kteří vyrábějí chemikálie pro vědeckou syntézu a reference, existují dvě společnosti, které vyrábějí HCCPD pro průmyslové použití: Velsicol chemical LCC ve Spojených státech a Jiangsu Anpon Electrochemicals Co. v Číně. První vyrábí chemickou látku ve velkém měřítku pro použití v přilnavém kaučuku, retardéry hoření a pesticidy. Společnost Velsicol zná nebezpečí manipulace s HCCPD, a proto vyžaduje, aby její kupující podstoupili přísný kontrolní a vzdělávací program o skladování, používání a likvidaci chemické látky. Společnost také poskytuje na svých webových stránkách bezpečnostní listy a příručku pro zacházení a dodává chemickou látku kupujícím po celém světě.^[7] Z čínské společnosti je známo méně. Říká se, že je to společnost specializující se na chlor-alkálie a agrochemikálie a působí jako dceřiná společnost China National Agrochemical Corporation.^[8]

Hexachlorcyklopentadien navíc snadno podléhá Diels-Alderova reakce dát různé adukty které byly komerčně dostupné jako pesticidy. Hlavní deriváty jsou:

• aldrin z norbornadiene (související dieldrin je metabolit aldrinu)
• Bromocyklen (Bromociclen ) aka bromodan z allylbromid
• chlordan z cyklopentadien, následovaná chlorací
• endrin z acetylén, následovaný cyklopentadienem, následovaný epoxidace
• heptachlor z cyklopentadienu, následovaná monochlorací
• isobenzan z dihydrofuran následuje chlorace
• endosulfan z 1,4-dihydroxy-2-buten, následuje esterifikace pomocí SOCl₂
• dienochlor

Reakce

HCCP je elektrofilní. Rozkládá se v základně. Alkoholýza poskytuje ketaly C.₅Cl₄(NEBO)₂.^[9]

HCCP snadno prochází Diels-Alder reakce s alkeny. Tato reakce se používá k výrobě pesticidů, jako je Aldrin (pojmenovaný po reakci) a Isodrin. Většina z těchto pesticidů již není komerčně dostupná a podle Stockholmské úmluvy o perzistentních organických znečišťujících látkách je kvůli jejich toxicitě pro člověka a zvířata zakázána.^[10]

Biologický rozklad

V povrchové vodě, fotolýza je nejčastější reakční cestou s poločasem degradace 2 až 4 minuty.^[6] Hlubší pod vodou, kde proniká méně světla hydrolýza a biodegradace jsou prominentní cesty.^[11] Na obrázku níže jsou uvedeny možné cesty degradace při uvolnění HCCPD do prostředí. Světlo, voda a kyslík mohou způsobit dvojnou vazbu okysličovat dát a keton struktura, která pak může podstoupit a otevření kruhu a tvoří kyselinu pentachlorodienovou, která tvoří dvě butadien druhy s vypuštěním oxid uhličitý. Je to však jen vedlejší cesta.

Toxikokinetika

K absorpci HCCPD v těle dochází většinou v plicích, gastrointestinální trakt a kůže. Celkově byly hladiny HCCPD v krvi nižší při podávání prostřednictvím jídla ve srovnání s inhalací. To může naznačovat špatnou absorpci v gastrointestinálním traktu v důsledku vazby na gastrointestinální obsah. Když je HCCPD absorbován, je distribuován do jater, ledvin a plic. Orgán s nejvyšší koncentrací se liší při srovnání potkanů ​​a myší. Nejvyšší koncentrace u potkanů ​​se nachází v ledvinách versus v játrech myší.^[6]

Vstřebávání

Příslušné absorpční studie se provádějí pomocí radioaktivně značené HCCPD. U potkanů ​​se zdálo, že cesta absorpce má významný vliv na stupeň absorpce. Nízké hladiny v krvi mohou naznačovat špatnou gastrointestinální absorpci.^[6] Obecně místo absorpce vykazuje nejvyšší koncentraci u zvířat. V inhalačních studiích vykazovaly plíce nejvyšší koncentraci HCCPD. Koncentrace v té době nalezená v ledvinách byla 8krát vyšší ve srovnání s játry. Při podání perorálních dávek dosáhla koncentrace v krvi vrcholu 4 hodiny po požití. Obecný distribuční vzorec zůstal stejný, protože koncentrace nalezená v játrech byla 30–40% koncentrace zjištěné v játrech. U myší byly zjištěny opačné výsledky. U myší je koncentrace v játrech po perorálním podání vyšší než v ledvinách. Množství HCCPD v ledvinách bylo mezi 33–50% množství v játrech.

Pro opakované orální expozice u potkanů koncentrace v ustáleném stavu byly dosaženy za 10 až 30 dnů. Játra dosáhla ustáleného stavu koncentrace za 30 dní. V této době byla koncentrace HCCPD zhruba poloviční oproti koncentraci zjištěné v ledvinách. U myší bylo ustáleného stavu v reprodukční a tukové tkáni dosaženo za 20 dní. V této době bylo množství HCCPD v ledvinách přibližně poloviční oproti koncentraci zjištěné v játrech. V intravenózní studie na potkanech zůstala přibližná distribuce HCCPD v tkáních stejná.

Toxikodynamika

Kompletní oxidace sloučeniny na oxid uhličitý je omezen, protože zjevně méně než 1% z radiolabel se nachází v oxid uhličitý.^[6]

Přesná cesta k úplnému metabolismus HCCPD není známo. Existují protichůdné výsledky z různých studií týkajících se složení vylučovaného materiálu. Bylo zjištěno, že metabolity jsou polární v jedné studii a nepolární v druhé. Kromě toho některé z potenciálních metabolitů, jako je hexachlor-2-cyklopentanon, hexachlor-3-cyklopentanon, hexachlorindon nebo oktachlor-3a, 4,7,7a-tetrahydro-4,7-methanoinden-1,8-dion, nebyly dosud identifikován extrakcí vylučovaného materiálu.^[6]

Jak sloučenina snadno prochází Diels – Alderovy reakce synteticky je možné, že HCCPD může reagovat přímo s buněčnými alkeny v a cykloadice reakce. To by pak mohlo vysvětlit, proč HCCPD kromě účinků vázání na tkáň způsobuje v místě kontaktu účinky pro všechny možné cesty expozice.^[6]

Vylučování

Mezi potkany a myšmi je mírný rozdíl v poměrech množství vylučovaného močí a množství vylučovaného stolicí. Ačkoli obecně, nejvyšší část radioaktivně značené metabolity se izolují v moč pokud je HCCPD inhalován. Kromě toho je nejvyšší část radioaktivně značených molekul izolována výkaly pokud je HCCPD perorálně požit.^[6]

Indikace (biomarkery)

Účinky

Lidé vystavení HCCPD nevykazují nepříznivé účinky na zdraví výlučně pro tuto chemickou látku. Malé procento pracovníků čištění odpadních vod, kteří byli v roce 1977 vystaveni vodě obsahující HCCPD, hlásilo podráždění kůže a očí, nepohodlí na hrudi, bolesti hlavy, nevolnost a únavu. Z dlouhodobého hlediska pomocí testů, které sledovaly, vykazovaly nepravidelnosti jaterních funkcí enzym úrovně. Tyto nepravidelnosti však mohou být způsobeny mnoha dalšími sloučeninami a změnami zdraví.^[12] Další navrhované parametry pro charakterizaci účinků na člověka, jako je moč porfyrin vylučování, byly také testovány na jejich potenciální použití jako a biomarker, ale žádný nebyl považován za dostatečně významný. Pokusy prováděné na laboratorních zvířatech, jako jsou potkany a myši, ukazují, že po dlouhodobé inhalační expozici se v epitelu nosu tvoří žluto-hnědý pigment, a to i při nízkých dávkách, což se považuje za užitečný biomarker pro dlouhodobou expozici.^[6]

Neobvyklá náchylnost

Pokud již došlo k poškození orgánů zapojených do absorpce nebo metabolismus jako jsou plíce a játra, lidé mohou být náchylnější k expozici HCCPD kvůli své již narušené funkci orgánů. Protože expozice dýchání se jeví jako nejběžnější způsob expozice, lidé trpí astma jsou pravděpodobně náchylnější k nepříznivým účinkům než běžná populace.^[12] Další skupinou, která je obzvláště citlivá na nebezpečné chemikálie, jsou děti. Při jejich vývoji existují kritická období, kdy odlišné struktury a funkce mohou být náchylnější k narušení a způsobené škody se mohou projevit až v pozdější fázi života. Absorpce se může u dětí lišit kvůli jejich neúplně vyvinutým orgánům a většímu poměru povrchu k tělesné hmotnosti. Naštěstí je velmi nepravděpodobné, že by malé děti byly okamžitě vystaveny HCCPD, protože se v pesticidech vyskytuje pouze jako nečistota a nepoužívá se v domácnostech.^[6]

Účinky na zvířata

Nebyly provedeny žádné studie týkající se smrtelnost lidí ve vztahu k HCCPD. Byl však testován na zvířatech a předpokládá se, že má účinky na mozek a nadledviny. V mozku může reagovat HCCPD nebo jeho metabolit lipidy. Aby se zjistily degenerativní účinky na mozek například u potkanů, jsou zvířata vystavena vysoké dávce koncentrace HCCPD inhalací. Pokud se jedná o nízké úrovně expozice, díky reaktivitě HCCPD je velmi nízká pravděpodobnost reaktivních druhů v krvi při vysokých koncentracích. Při vyšších dávkách je však pravděpodobnost transportu reaktivního materiálu přes hematoencefalická bariéra je vyšší.^[6]

Krátkodobá inhalace HCCPD jesmrtící na myši, krysy, králíky a morčata. The smrtelnost koncentrace zvířat a doba trvání expozice HCCPD. Ze všech testovaných zvířat se morčata ukázala jako nejodolnější vůči toxicitě sloučeniny. Ukázalo se, že téměř všechny biologické systémy jsou citlivé na toxicitu HCCPD, s výjimkou hematologické a muskuloskeletální systémy.^[6]

Orální účinky

Bylo zjištěno, že jednotlivé dávky HCCPD jsou pro zvířata při požití orálně toxické. Protože však sloučenina nebyla při provádění studií zcela čistá (93,3%), některé toxické účinky lze připsat nečistotám, zejména při vysokých dávkách.

Údaje o orálních účincích na jiné druhy, že myši a krysy jsou omezené. Jednotlivé vysoké dávky HCCPD vedly ke zvýšené snaze dýchat u potkanů ​​i králíků. Plicní tkáně těchto zvířat byly hyperemický a edematózní po dané dávce. Rozsáhlé plíce krvácení se objevily po jedné nesmrtící dávce po 21 dnech. Nižší dávky u potkanů ​​nezpůsobily žádné pozorovatelné tkáňové změny v plicích. Vysoké dávky způsobily degenerativní změny i v srdci. Nízké dávky opět nevedly k žádné pozorovatelné změně srdeční tkáně. Také tyto krysy a králíci zažili průjem po jednorázových perorálních dávkách HCCPD a vykazovaly akutní nekrotiku léze v předloktí. V experimentech s opakovanou expozicí na potkanech a myších zánět a hyperplazie epitelu z předloktí byly pozorovány. Dávka měla přímý vztah k závažnosti těchto účinků. Toto a umístění naznačuje, že tyto účinky vyplývají z přímého kontaktu tkáně s HCCPD. Tělesná hmotnost byla silně ovlivněna po orálním požití HCCPD krysami, závažněji u mužů než u žen.^[6]

Kožní účinky

Zvyšování dermálních dávek ukázalo u zvířat kratší dobu přežití. Účinky na králíky v plicích byly zkoumány ve studiích na dermálních zvířatech přetížený krev a tekutina vystavením HCCPD (čistota 93,3%, tedy opět možnost interference kontaminantů). Dalšími účinky týkajícími se orgánů s dermální dávkou byly degenerativní změny v srdci, nekróza jater a ledvinové tubuly a degenerativní změny nadledvin.^[6]

Forma, ve které se HCCPD objevuje v prostředí, tedy v jeho čisté formě nebo v roztoku, vykazovala výrazný účinek na pokožka králíků, morčat a opic. Bylo vidět poškození kůže, zejména zbarvení a zanícení kůže. Když zvířata těmito lézemi nezemřela, postupem času se sama uzdravila.^[6]

Inhalační účinky

HCCPD je při vdechování par vysoce toxický pro zvířata. Nebyly provedeny žádné lidské studie týkající se letality, došlo však k incidentu týkajícímu se čistírny odpadních vod, kde byli vystaveni lidé, ze které jsou převzaty nejdůležitější informace o lidech.

Účinky na člověka při vdechování

Existují údaje o expozici člověka HCCPD pro řadu orgánových systémů. Pracovníci čistírny odpadních vod a čištění vody byli vystaveni účinkům po průmyslovém uvolnění sloučeniny do životního prostředí. Počáteční koncentrace sloučeniny ve vzduchu nebyla známa, ale později bylo zjištěno, že se pohybuje v rozmezí 0,27 až 0,97 ppm. Pracovníci si všimli podivného zápachu rostliny a dokonce i modrého oparu po silném dešti. Když někteří z nich vyhledali lékařskou pomoc, bylo zjištěno, že rostlina byla kontaminována HCCPD, a byly provedeny četné testy, které dokumentovaly tyto okolnosti. Přibližně pětina pracovníků čištění odpadních vod uvedla po expozici po dobu 3 až 15 dnů nevolnost a křeče v břiše. Rovněž hlásili potíže s dýcháním, jako jsou bolesti v krku, kašel a dýchací potíže. Testy plicních funkcí a hrudníku Rentgenové záření nevykazovaly žádné abnormality.^[12] Pracovníci vystavení HCCPD po delší dobu hlásili podráždění dýchacích cest, nosní podráždění a sinus dopravní zácpy, pravděpodobně kvůli přímému kontaktu těchto tkání s HCCPD ze vzduchu, a nikoli jako systémový účinek přes plíce.

Kromě toho zvýšené hladiny mléčná dehydrogenáza byl nalezen u 11 ze 41 pracovníků čištění odpadních vod. Tyto úrovně nebyly zdaleka tak vysoké pro pracovníky z posádky pro vyčištění vody, ale pro aspartátaminotransferáza hladiny byly zvýšeny u 12 z 97 těchto pracovníků. Tyto enzymy může znamenat poškození srdce i jater. U obou skupin pracovníků však nebyly nalezeny žádné důkazy o poškození srdečních funkcí. Zvýšené hladiny u pacientů se po 3 týdnech snížily.^[6]

Účinky na vdechování zvířat

Při dlouhodobé expozici dochází k významným rozdílům mezi laboratorními druhy zvířat. Když všechny myši uhynuly v prvním týdnu ve 13týdenní studii a byly vystaveny 2 ppm HCCPD po dobu 5 dnů v týdnu, 6 hodin denně, potkani však přežili až do třetího týdne. Při velmi nízké expozici 0,04 ppm zemřely 3 z 20 myší a žádná z potkanů ​​nezemřela. Chronická expozice HCCPD při velmi nízkých koncentracích vedla u potkanů ​​a myší k vytvoření žlutohnědého pigmentu v plicích, tracheálním a nosním epitelu. Po zastavení expozice pigmentace nezmizela.

Při akutní vysoké expozici (1 hodina, 42 ppm) všechna zvířata uhynula poté, co se u nich projevily potíže s dýcháním a lapáním po vzduchu. Jejich plicní tkáně byly hemoragické léze, zánět, otok a nekróza v průdušky. Zotavení zvířat, která přežila, však bylo zjevné 2 týdny po ošetření.

Srdeční a gastrointestinální Po expozici HCCPD u potkanů, myší a opic se zdálo, že funkce není narušena. Mírný jaterní při akutní inhalaci byla pozorována degenerace tkání. Stejná degenerace tkáně byla pozorována u delších experimentů s nižšími koncentracemi.^[6]

Reference