HIDROCARBUROS CLORADOS
Hidrocarburo clorado es un compuesto químico orgánico, es decir, compuesto por un esqueleto de átomos de carbono, en el cual, c ual, algunos de los átomos de hidrógeno unidos al carbono, han sido reemplazados por átomos de cloro, unidos por enlaces covalentes al carbono. Su amplia variedad estructural y las propiedades físicas divergentes conducen a una amplia gama de aplicaciones. Muchos derivados clorados son controvertidos debido a los efectos de estos compuestos en el medio ambiente y la salud humana y animal, siendo en general dañinos para los seres vivos, pudiendo llegar a ser cancerígenos. Muchos de ellos se emplean por su acción insecticida i nsecticida o pesticida; otros son subproductos de la industria. Algunos ejemplos de hidrocarburos clorados son: triclorometano CHCl 3, tetracloruro de carbono CCl4, DDT o sucralosa.
Preparación
A partir de cloro
Los alcanos y arilalcanos pueden ser tratados con cloro en condiciones libres de radicales, con luz UV. Sin embargo, el grado de cloración es difícil de controlar. Los cloruros de arilo pueden ser preparados mediante la halogenación de Friedel-Crafts, usando cloro y un ácido de Lewis como catalizador. La reacción del haloformo, usando cloro e hidróxido de sodio, también es capaz de generar halogenuros de alquilo a partir de metilcetonas y compuestos relacionados. El cloroformo se produjo antiguamente de esta manera. El cloro sufre reacciones de adición a los enlaces múltiples como en alquenos, alquinos y otros, dando a compuestos di, tri o tetra-clorados.
Reacción con cloruro de hidrógeno
Los alquenos reaccionan con el cloruro de hidrógeno (HCl) para dar cloruros de alquilo. Por ejemplo, la producción industrial de cloroetano procede de la reacción del etileno con HCl: H2C=CH2 + HCl → CH3CH2Cl
Los alcoholes secundarios y terciarios reaccionan con los reactivo de Lucas (cloruro de zinc) en ácido clorhídrico concentrado para obtener el haluro de alquilo correspondiente, por lo que esta reacción sirve como método para clasificar los alcoholes:
Otros agentes de cloración
En el laboratorio, los cloruros de alquilo son más fáciles de preparar por reacción de alcoholes con cloruro de tionilo (SOCl 2), tricloruro de fósforo (PCl 3), o pentacloruro de fósforo (PCl5): ROH + SOCl2 → RCl + SO2 + HCl 3 ROH + PCl3 → 3 RCl + H3PO3 ROH + PCl5 → RCl + POCl3 En el laboratorio, el uso de cloruro de tionilo es muy conveniente, ya que los subproductos son gaseosos. Por otra parte, la reacción de Appel:
Reacciones
Los cloruros de alquilo son bloques de construcción versátiles en química orgánica. Mientras que los bromuros y yoduros de alquilo son más reactivos, los cloruros de alquilo tienden a ser más baratos y fáciles de obtener. Los cloruros de alquilo experimentan fácilmente el ataque de nucleófilos.
Calentando halogenuros de alquilo con hidróxido de sodio o agua se obtienen alcoholes. Las reacciones con alcóxidos o aróxidos producen éteres en la síntesis de éteres de Williamson La reacción con tioles dan tioéteres. Los cloruros de alquilo reaccionan fácilmente con aminas para dar aminas sustituidas. Los cloruros de alquilo son sustituidos por otros haluros más suaves como el yoduro en la reacción de Finkelstein.
La reacción con otros pseudohaluros, como las azidas, cianuros y tiocianatos también son posibles. En presencia de una base fuerte, los cloruros de alquilo sufren deshidrohalogenación para dar alquenos o alquinos. Los cloruros de alquilo reaccionan con magnesio para dar reactivos de Grignard, transformando un compuesto electrofílico en un compuesto nucleófilo. La reacción de Wurtz acopla reductivamente los radicales de dos halogenuros de alquilo mientras el haluro se une con sodio.
Toxicidad
Algunos tipos de compuestos organoclorados tienen una toxicidad significativa en plantas o animales, incluyendo los seres humanos. Las dioxinas se producen cuando la materia orgánica se quema en presencia de cloro, y algunos insecticidas como el DDT son contaminantes orgánicos persistentes (COP), que suponen un peligro cuando se liberan en el medio ambiente. Por ejemplo, el DDT, que fue ampliamente usado para controlar plagas de insectos a mediados del siglo XX, también se acumula en las cadenas alimentarias, y causa problemas reproductivos (como adelgazamiento de la cáscara de huevo) en determinadas especies de aves. Cuando los disolventes clorados, por ejemplo, el tetracloruro de carbono, no se eliminan correctamente, se acumulan en las aguas subterráneas. Algunos compuestos organoclorados altamente reactivos como el fosgeno han sido utilizados como agentes de guerra química. Sin embargo, la presencia de cloro en un compuesto orgánico no garantiza su toxicidad. Muchos organoclorados son lo suficientemente seguros para su consumo en alimentos y medicinas. Por ejemplo, los guisantes y las habas contienen hormonas naturales vegetales cloradas ácido 4-cloroindol-3-acético (4-Cl-IAA); y el edulcorante sucralosa (Splenda) es ampliamente utilizado en productos dietéticos. En 2004, había al menos 165 compuestos organoclorados en todo el mundo aprobados para su uso como fármacos, entre ellos el antibiótico natural vancomicina, el antihistamínico loratadina (Claritin), el antidepresivo sertralina (Zoloft), los antiepilépticos lamotrigina (Lamictal), y el anestésico por i nhalación isoflurano. Rachel Carson introdujo el tema de la toxicidad del pesticida DDT en la opinión pública con su libro de 1962 Silent spring (Primavera silenciosa). Si bien muchos países han eliminado el uso de algunos tipos de compuestos organoclorados, tales como la prohibición en EE.UU. del uso del DDT, aún se sigue encontrando DDT persistente, PCBs y otros residuos de organoclorados en los seres humanos y mamíferos en todo el planeta muchos años
después de que su producción y uso hayan sido limitados. En zonas del Ártico, se encuentran en particular altos niveles en los mamíferos marinos. Estas sustancias químicas se concentran en los mamíferos, e incluso se encuentran en la leche materna humana. Los machos de estas especies suelen tener niveles mucho más elevados, pues las hembras reducen su concentración en la transferencia a su descendencia a través de la lactancia materna.
Impacto ambiental
El uso extensivo de pesticidas sintéticos derivados de los hidrocarburos clorados en el control de plagas ha tenido efectos colaterales desastrosos para el medio ambiente. Estos pesticidas organoclorados son muy persistentes y resistentes a la degradación biológica. Muy poco solubles en agua, se adhieren a los tejidos de las plantas y se acumulan en los suelos, el sustrato del fondo de las corrientes de agua y los estanques, y la atmósfera. Una vez volatilizados, los pesticidas se distribuyen por todo el mundo, contaminando áreas silvestres a gran distancia de las regiones agrícolas, e incluso en las zonas ártica y antártica. Aunque estos productos químicos sintéticos no existen en la naturaleza, penetran en la cadena alimentaría. Los pesticidas son ingeridos por los herbívoros o penetran directamente a través de la piel de organismos acuáticos como los peces y diversos invertebrados. El pesticida se concentra aún más al pasar de los herbívoros a los carnívoros. Alcanza elevadas concentraciones en los tejidos de los animales que ocupan los eslabones más altos de la cadena alimentaría, como el halcón peregrino, el águila y el quebrantahuesos. Los hidrocarburos clorados interfieren en el metabolismo del calcio de las aves, produciendo un adelgazamiento de las cáscaras de los huevos y el consiguiente fracaso reproductivo. Como resultado de ello, algunas grandes aves depredadoras y piscívoras se encuentran al borde de la extinción. Debido al peligro que los pesticidas representan para la fauna silvestre y para los seres humanos, y debido también a que los insectos han desarrollado resistencia a ellos, el uso de hidrocarburos halogenados como el DDT está disminuyendo con rapidez en todo el mundo occidental, aunque siguen usándose en grandes cantidades en los países en vías de desarrollo. A comienzos de la década de 1980, el EDB o dibromoetano, un pesticida halogenado, despertó también gran alarma por su naturaleza en potencia carcinógena, y fue finalmente prohibido. Existe otro grupo de compuestos íntimamente vinculado al DDT: los bifenilos policlorados (PCB). Se han utilizado durante años en la producción industrial, y han acabado penetrando en el medio ambiente. Su impacto sobre los seres humanos y la vida silvestre ha sido similar al de los pesticidas. Debido a su extremada toxicidad, el uso de PCB ha quedado restringido a los aislantes de los transformadores y condensadores eléctricos.
El TCDD es el más tóxico de otro grupo relacionado de compuestos altamente tóxicos, las dioxinas o dibenzo- para-dioxinas. El grado de toxicidad para los seres humanos de estos compuestos carcinógenos no ha sido aún comprobado. El TCDD puede encontrarse en forma de impureza en conservantes para la madera y el papel y en herbicidas. El agente naranja, un defoliante muy utilizado, contiene trazas de dioxina.