Гексахлорциклопентадиен - Hexachlorocyclopentadiene

Гексахлорциклопентадиен
Формула скелета
Шаровидная модель гексахлорциклопентадиена
Имена
Название ИЮПАК
1,2,3,4,5,5-гексахлорциклопента-1,3-диен
Другие имена
графлокс, перхлорциклопентадиен
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.000.937 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
  • InChI = 1S / C5Cl6 / c6-1-2 (7) 4 (9) 5 (10,11) 3 (1) 8 проверитьY
    Ключ: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C5Cl6 / c6-1-2 (7) 4 (9) 5 (10,11) 3 (1) 8
    Ключ: VUNCWTMEJYMOOR-UHFFFAOYAM
  • ClC1 (Cl) C (/ Cl) = C (/ Cl) \ C (\ Cl) = C1 \ Cl
Характеристики
C 5 Cl 6
Молярная масса 272,76  г · моль -1
Появление Жидкость от бледно-желтого до янтарного цвета
Запах Острый, неприятный
Плотность 1,702 г / см3
Температура плавления -10 ° С (14 ° F, 263 К)
Точка кипения 239 ° С (462 ° F, 512 К)
0,0002% (реагирует, 25 ° C)
Давление газа 0,08 мм рт.
Опасности
Основные опасности Тератоген
точка возгорания 100 ° С (212 ° F, 373 К)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
 никто
REL (рекомендуется)
 TWA 0,01 частей на миллион (0,1 мг / м 3 )
IDLH (Непосредственная опасность)
 ND
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Гексахлорциклопентадиен ( HCCPD ), также известный как C-56, Graphlox и HRS 1655, представляет собой хлорорганическое соединение с формулой C 5 Cl 6 . Это предшественник пестицидов , антипиренов и красителей . Это бесцветная жидкость , хотя коммерческие образцы представляют собой жидкость лимонно-желтого цвета, иногда с голубоватым паром. Многие из его производных оказались весьма противоречивыми, поскольку исследования показали, что они являются стойкими органическими загрязнителями . По оценкам, до 1976 года было произведено 270 000 тонн, и сегодня продолжают производиться меньшие количества. Двумя известными производителями являются Velsicol Chemical Corporation в США и Jiangsu Anpon Electrochemicals Co. в Китае.

История

HCCPD - это высокотоксичное хлорорганическое соединение, которое впервые было упомянуто как диен в некоторых реакциях Дильса-Альдера в 1930 году. Химическое семейство HCCPD быстро привлекло повышенное внимание с открытием его инсектицидных свойств в 1955 году и широкомасштабным коммерциализацией. Однако из-за широкого использования семейство инсектицидов HCCPD (хлордан, альдрин, дильдрин, эндрин, гептахлор) стало менее эффективным в результате генетических мутаций целевых насекомых. К 1989 г. количество насекомых, устойчивых к циклодиенам и линдану, приблизилось к 300.

Позже, в 1957 году, было найдено другое применение этого соединения, а именно в качестве антипирена для сложных полиэфиров. Кроме того, для получения димера использовали HCCPD . Этот димер был также известен как « мирекс » или «бокс-димер» и предлагался на рынке в качестве антипирена для использования в полимерах, таких как полипропилен . В 1970-х годах было показано, что димер мирекса разлагается в окружающей среде до кепона , хорошо известного канцерогена . Эта разработка вызвала обеспокоенность, и использование Мирекса было полностью прекращено. До этого были разработаны аддукты Дильса-Альдера HCCPD с рядом циклических диенов. Некоторые из этих соединений привлекли коммерческое внимание, например, аддукт HCCPD с 1,5-циклооктадиеном , который продавался под названием Dechlorane® plus . Этот антипирен использовался в полиолефинах и нейлоне, а также в проводах и кабелях из-за его хорошей влагостойкости. Между тем, научные исследования также продемонстрировали его влияние на окружающую среду.

Сегодня почти все производные ГХПД запрещены или рассматриваются на предмет запрета, согласно обсуждениям Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях . Однако, учитывая, что HCCPD является универсальным сырьем для синтеза широкого спектра конечных продуктов, по состоянию на октябрь 2021 года он все еще доступен на рынке.

Синтез и производство

Гексахлорциклопентадиена получают путем хлорирования из циклопентадиена , чтобы дать 1,1,2,3,4,5-octachlorocyclopentane, который на второй стадии подвергают дегидрохлорированием: Первая процедура использует щелочной гипохлорита и после фракционной перегонки имеет выход около 75%, то остальные 25% состоят из низших хлорированных циклопентадиенов. Во втором процессе используется термическое дехлорирование, которое происходит при 470–480 ° C и дает выход более 90%. Следовательно, первый процесс выполнить проще, но второй дает более чистый продукт.

C 5 H 6 + 6 Cl 2 → C 5 H 2 Cl 8 + 4 HCl
C 5 H 2 Cl 8 → C 5 Cl 6 + 2 HCl

Помимо производителей, которые производят химические вещества для научного синтеза и сравнения, есть две компании, которые производят HCCPD для промышленного использования: Velsicol chemical LCC в США и Jiangsu Anpon Electrochemicals Co. в Китае. Первый производит химикат в больших масштабах для использования в резиновых адгезивах, антипиренах и пестицидах . Velsicol знает об опасностях обращения с HCCPD и поэтому требует от своих покупателей прохождения строгой проверки и прохождения образовательной программы по хранению, использованию и утилизации химического вещества. Компания также предоставляет паспорта безопасности и руководство по обращению на своем веб-сайте и доставляет химикаты покупателям по всему миру. О китайской компании известно меньше. Сообщается, что это компания, специализирующаяся на хлорщелочной продукции и агрохимикатах и действующая как дочерняя компания Китайской национальной агрохимической корпорации.

Кроме того, гексахлорциклопентадиен легко подвергается реакции Дильса-Альдера с образованием множества аддуктов, которые были коммерциализированы как пестициды. Основные производные:

Реакции

HCCP является электрофильным. Он деградирует в базе. Алкоголиз дает кетали C 5 Cl 4 (OR) 2 .

HCCP легко вступает в реакцию Дильса-Альдера с алкенами . Эта реакция используется для производства пестицидов, таких как альдрин (названный в честь реакции) и изодрин. Большинство этих пестицидов больше не коммерчески доступны и запрещены Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях из-за их токсичности для людей и животных.

Биоразложение

В поверхностных водах фотолиз является наиболее распространенным путем реакции с периодом полураспада от 2 до 4 минут. Глубже под водой, куда проникает меньше света , заметными путями являются гидролиз и биоразложение . На рисунке ниже показаны возможные пути разложения, когда HCCPD попадает в окружающую среду. Свет, вода и кислород могут вызвать окисление двойной связи с образованием кетонной структуры, которая затем может подвергнуться раскрытию цикла и образовать пентахлордиеновую кислоту, которая образует два вида бутадиена с выделением диоксида углерода . Однако это лишь второстепенный путь.

Токсикокинетика

Всасывание HCCPD в организме происходит в основном через легкие, желудочно-кишечный тракт и кожу. В целом уровни HCCPD в крови были ниже при введении через пищу по сравнению с ингаляционным. Это может указывать на плохое всасывание в желудочно-кишечном тракте из-за связывания с содержимым желудочно-кишечного тракта. Когда HCCPD абсорбируется, он распространяется в печени, почках и легких. Орган с наибольшей концентрацией отличается при сравнении крыс и мышей. Самая высокая концентрация у крыс обнаружена в почках по сравнению с печенью мышей.

Абсорбция

Соответствующие исследования абсорбции проводятся с использованием радиоактивно меченного HCCPD. У крыс способ всасывания оказывал значительное влияние на степень абсорбции. Низкий уровень в крови может указывать на плохое всасывание в желудочно-кишечном тракте. Как правило, место поглощения показывает самую высокую концентрацию у животных. При ингаляционных исследованиях легкие показали самую высокую концентрацию HCCPD. Концентрация, обнаруженная в то время в почках, была в 8 раз выше, чем в печени. При пероральном приеме концентрация в крови достигла пика через 4 часа после приема внутрь. Общий характер распределения остался прежним, поскольку концентрация, обнаруженная в печени, составляла 30-40% от концентрации, обнаруженной в печени. Для мышей получены противоположные результаты. У мышей после перорального приема концентрация в печени выше, чем в почках. Количество HCCPD в почках составляло 33–50% от количества в печени.

При многократном пероральном воздействии на крыс стабильные концентрации в диапазоне от 10 до 30 дней. Через 30 дней печень достигла стационарной концентрации. В то время концентрация HCCPD составляла примерно половину от того, что было обнаружено в почках. У мышей стабильное состояние репродуктивной и жировой ткани было достигнуто через 20 дней. В это время количество HCCPD в почках составляло примерно половину от концентрации, обнаруженной в печени. При внутривенном исследовании на крысах приблизительное распределение HCCPD в тканях осталось прежним.

Токсикодинамика

Полное окисление соединения до диоксида углерода ограничено, поскольку, по-видимому, менее 1% радиоактивной метки находится в диоксиде углерода .

Точный путь полного метаболизма HCCPD неизвестен. Существуют противоречивые результаты различных исследований относительно состава выделяемого материала. В одном исследовании было обнаружено, что метаболиты полярны, а в другом - неполярны . Кроме того, некоторые из потенциальных метаболитов, такие как гексахлор-2-циклопентанон, гексахлор-3-циклопентанон, гексахлориндон или октахлор-3a, 4,7,7a-тетрагидро-4,7-метаноинден-1,8-дион, не были пока не идентифицирован путем извлечения выделенного материала.

Поскольку соединение легко подвергается реакциям Дильса-Альдера синтетически, возможно, что HCCPD может напрямую реагировать с клеточными алкенами в реакции циклоприсоединения . Это могло бы затем объяснить, почему HCCPD вызывает эффекты в точке контакта для всех возможных путей воздействия, в дополнение к свойствам связывания с тканями.

Экскреция

Существует небольшая разница в соотношении количества, выделяемого с мочой, и количества, выделяемого с калом, между крысами и мышами. Хотя, как правило, наибольшая часть радиоактивно меченных метаболитов восстанавливается с мочой при вдыхании HCCPD. Кроме того, при пероральном приеме HCCPD наибольшая часть радиоактивно меченных молекул извлекается с фекалиями .

Показания (биомаркеры)

Эффекты

Люди, подвергшиеся воздействию HCCPD, не проявляют никаких неблагоприятных последствий для здоровья, за исключением этого химического вещества. Небольшой процент рабочих, занимающихся очисткой сточных вод, которые подвергались воздействию воды, содержащей HCCPD в 1977 году, сообщали о раздражении кожи и глаз, дискомфорте в груди, головных болях, тошноте и усталости. В долгосрочной перспективе они выявили нарушения функции печени с помощью тестов, контролирующих уровень ферментов . Однако эти нарушения могут быть связаны со многими другими соединениями и изменениями в состоянии здоровья. Другие предложенные параметры для характеристики эффектов у людей, такие как экскреция порфирина с мочой, также были протестированы на предмет их потенциального использования в качестве биомаркера , но ни один из них не был признан достаточно значимым. Эксперименты, проведенные на лабораторных животных, таких как крысы и мыши, показывают, что желто-коричневый пигмент образуется в эпителии носа после длительного ингаляционного воздействия даже при низких дозах, что считается полезным биомаркером для длительного воздействия.

Необычная восприимчивость

Когда существует ранее существовавшее повреждение органов, участвующих в поглощении или метаболизме, таких как легкие и печень, люди могут быть более восприимчивыми к воздействию HCCPD из-за уже нарушенной функции их органов. Поскольку респираторное воздействие, по-видимому, является наиболее распространенным путем воздействия, люди, страдающие астмой , вероятно, более восприимчивы к побочным эффектам, чем население в целом. Еще одна группа, которая особенно уязвима к опасным химическим веществам, - это дети. В их развитии бывают критические периоды, когда отдельные структуры и функции могут быть более восприимчивыми к разрушению, а нанесенный ущерб может стать очевидным только на более позднем этапе жизни. Абсорбция у детей может отличаться из-за неполного развития органов и большего отношения поверхности к массе тела. К счастью, маловероятно, что маленькие дети сразу же подвергаются воздействию HCCPD, поскольку он содержится только в качестве примеси в пестицидах и не используется в домашних условиях.

Воздействие на животных

Исследований летальности людей в отношении HCCPD не проводилось. Однако он был протестирован на животных и, как предполагается, оказывает влияние на мозг и надпочечники . В головном мозге HCCPD или его метаболит могут реагировать с липидами . Чтобы увидеть дегенеративные эффекты мозга, например, у крыс, животных подвергают воздействию высоких доз HCCPD путем ингаляции. Когда речь идет о низких уровнях воздействия, реактивность HCCPD снижает вероятность появления реактивных веществ в крови при высоких концентрациях. Однако при более высоких дозах вероятность переноса реактивного материала через гематоэнцефалический барьер выше.

Кратковременное вдыхание HCCPD   смертельно для мышей, крыс, кроликов и морских свинок. Летальность животных может зависеть от концентрации и продолжительности воздействия HCCPD. Из всех протестированных животных морские свинки оказались наиболее устойчивыми к токсичности соединения. Показано, что почти все биологические системы уязвимы к токсичности HCCPD, за исключением гематологической и опорно-двигательной систем.

Устные эффекты

Было обнаружено, что однократные дозы HCCPD умеренно токсичны для животных при пероральном приеме. Однако, поскольку соединение не было полностью чистым (93,3%) во время проведения исследований, некоторые токсические эффекты могли быть связаны с примесями, особенно в высоких дозах.

Данные о пероральном воздействии на другие виды мышей и крыс ограничены. Однократные высокие дозы HCCPD приводили к увеличению усилий по дыханию как у крыс, так и у кроликов. Ткани легких этих животных были гиперемированы и отечны после приема данной дозы. Обширное легочное кровотечение появилось после однократного приема нелетальной дозы через 21 день. Более низкие дозы у крыс не вызывали заметных изменений тканей в легких. Высокие дозы также вызывали дегенеративные изменения в сердце. Опять же, низкие дозы не привели к заметным изменениям в сердечной ткани. Кроме того, у этих крыс и кроликов наблюдалась диарея после приема однократных пероральных доз HCCPD и наблюдались острые некротические поражения в преддверии желудка . При повторных опытах воздействия на крысах и мышах воспаления и эпителиальной гиперплазии в forestomach наблюдались. Доза имела прямое отношение к тяжести этих эффектов. Это и расположение предполагает, что эти эффекты являются результатом прямого контакта ткани с HCCPD. При пероральном приеме HCCPD крысами масса тела сильно пострадала, причем у мужчин это было больше, чем у женщин.

Кожные эффекты

Увеличение дозы на кожу показало более короткое время выживания животных. Воздействие на легкие кроликов изучали в исследованиях на кожных животных, показывая скопление крови и жидкости из-за воздействия HCCPD (чистота 93,3%, так что снова возможность загрязнения). Другими эффектами в отношении органов при введении дозы на кожу были дегенеративные изменения сердца, некроз печени и почечных канальцев и дегенеративные изменения надпочечников.

Форма, в которой HCCPD появляется в окружающей среде, то есть в чистом виде или в растворе, оказала поразительное действие на эпидермис кроликов, морских свинок и обезьян. Видны повреждения кожи, а именно обесцвеченная и воспаленная кожа. Когда животные не умирали от этих повреждений, они со временем заживали сами.

Эффекты при вдыхании

HCCPD очень токсичен для животных при вдыхании его паров. Исследования на людях в отношении летальности не проводились, но произошел инцидент, связанный с центром очистки сточных вод, где подверглись воздействию люди, из которого была получена наиболее важная информация о людях.

Воздействие на человека при вдыхании

Имеются данные о воздействии HCCPD на многие системы органов человека. Рабочие очистных сооружений и водоочистных бригад подверглись облучению после промышленного выброса соединения в окружающую среду. Начальная концентрация соединения в воздухе была неизвестна, но позже было определено, что она находится в диапазоне от 0,27 до 0,97 частей на миллион . Рабочие заметили на растении странный запах и даже голубую дымку после сильного дождя. Когда некоторые из них обратились за медицинской помощью, было установлено, что растение заражено HCCPD, и были проведены многочисленные тесты, чтобы задокументировать эти обстоятельства. Примерно пятая часть рабочих, занимающихся очисткой сточных вод, сообщила о тошноте и спазмах в животе после воздействия в течение периода от 3 до 15 дней. Они также сообщили о респираторных жалобах, таких как боль в горле, кашель и затрудненное дыхание. Однако тесты на функции легких и грудной клетки рентгеновских лучей не показали каких - либо отклонений. Рабочие, подвергавшиеся воздействию HCCPD в течение длительного времени, сообщали о раздражении дыхательных путей, раздражении носа и заложенности носовых пазух , скорее всего, из-за прямого контакта этих тканей с HCCPD из воздуха, а не как системного эффекта через легкие.

Кроме того, повышенный уровень лактодегидрогеназы был обнаружен у 11 из 41 работника, занятого очисткой сточных вод. Эти уровни были не такими высокими для рабочих из бригады по очистке воды, но уровни аспартатаминотрансферазы были повышены у 12 из 97 этих рабочих. Эти ферменты могут указывать на повреждение сердца, а также печени. Однако никаких доказательств нарушения функции сердца не было обнаружено в обеих группах рабочих. Повышенные уровни у пациентов снизились через 3 недели.

Воздействие при вдыхании животных

При длительном воздействии между видами лабораторных животных наблюдаются значительные различия. В то время как все мыши умерли в первую неделю в 13-недельном исследовании, подвергаясь воздействию 2 ppm HCCPD в течение 5 дней в неделю, 6 часов в день, крысы, однако, выживали до третьей недели. При очень низкой экспозиции 0,04 ppm 3 из 20 мышей погибли, и ни одна из крыс не умерла. Хроническое воздействие HCCPD в очень низких концентрациях привело к образованию желто-коричневого пигмента в эпителии легких, трахеи и носа у крыс и мышей. Пигментация не исчезла после прекращения воздействия.

При остром сильном воздействии (1 час, 42 промилле) все животные погибли после затруднения дыхания и затрудненного дыхания. Их легочные ткани показали геморрагические поражения , воспаление , отек и некроз в бронхах . Однако выздоровление выживших животных было очевидным через 2 недели после обработки.

Сердечная и желудочно-кишечная функции не были нарушены после воздействия HCCPD на крыс, мышей и обезьян. При остром вдыхании наблюдалась умеренная дегенерация ткани печени . Такая же дегенерация ткани наблюдалась в более длительных экспериментах с более низкими концентрациями.

использованная литература