Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži

Iedalījums

Policikliskie arēni uzbūves ziņā var būt ļoti dažādi un sarežģīti. Policikliskos arēnus iedala divās pamatgrupās atkarībā no tā, kā savā starpā savienoti benzola gredzeni.

Policikliskie arēni ar izolētiem cikliem

Šāda veida policikliskajiem arēniem benzola gredzeni var būt saistīti tiešā veidā ar vienu (bifenils) vai divām (bifenilēns) vienkāršajām σ ķīmiskajām saitēm, vai arī starp benzola gredzeniem var atrasties viens vai vairāki oglekļa atomi (difenilmetāns, trifenilmetāns). Fluorēna molekulā divi benzola gredzeni saistīti gan tieši, gan ar metilēngrupas starpniecību.

Policikliskie arēni ar kondensētiem cikliem

Šo savienojumu molekulās benzola gredzeni savienoti tā, ka tiem ir vismaz 2 kopīgi oglekļa atomi. Šaurākā nozīmē ar terminu 'policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži' saprot tieši kondensēto ciklu savienojumus, bet naftalīnu un tā atvasinājumus dažreiz nepieskaita pie PAO.
Kondensēto policiklisko arēnu uzbūve un īpašības zināmā mērā līdzīgas benzolam. Palielinoties benzola gredzenu skaitam molekulā, samazinās savienojuma stabilitāte.
Kondensētos PAO iedala 3 pamatgrupās atkarībā no benzola gredzenu savienošanās ģeometrijas. Ja gredzeni izkārtojušies vienā taisnā virknē, tos sauc par lineāri kondensētiem PAO. Pie tiem pieder naftalīns (nosacīti), antracēns, tetracēns, pentacēns, heksacēns utt. Tādus PAO, kuru molekulās gredzenu virkne ir izlocīta vai sazarota, sauc par angulāri kondensētiem PAO (fenantrēns, benzantracēns, hrizēns, picēns, trifenilēns). Vissarežģītākie un daudzveidīgākie ir tā saucamie perikondensētie PAO — to molekulās benzola gredzeni saistīti bišu šūnu veidā un tie ir it kā grafīta struktūras sīki fragmenti. Pie tiem pieder pirēns, benzpirēns, koronēns, perilēns u.c.

Atrašanās dabā

Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži (dažkārt visai ievērojamā daudzumā) atrodami akmeņoglēs un brūnoglēs, naftā, bitumā. Tie nonāk apkārtējā vidē, pārstrādājot vai sadedzinot šos derīgos izrakteņus. Daudz PAO satur dūmgāzes un kvēpi; tie izdalās gaisā mežu ugunsgrēku un vulkānu izvirdumu laikā. PAO veidojas organisko vielu degšanas procesos un nelielos daudzumos sastopami gandrīz visur apkārtējā vidē. Piemēram, augu veģetatīvās daļas praktiski vienmēr satur vismaz 1 mikrogramu PAO uz kilogramu sausās masas.

Iegūšana

Policikliskos aromātiskos ogļūdeņražus var iegūt no akmeņogļu darvas, degakmens eļļas, piķa un tamlīdzīgām izejvielām. Ir atklātas sintēzes metodes ļoti daudzu individuālu PAO iegūšanai.

Bioloģiskās īpašības

Kondensētie policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži ir relatīvi maztoksiski savienojumi, taču daudziem PAO un to atvasinājumiem ir spilgti izteiktas kancerogēnas (ļaundabīgos audzējus izraisošas) īpašības, kas parādās jau tādās devās, kas 10—100 reizes mazākas par toksiskajām dozām. Parastos toksikoloģiskajos pētījumos kancerogēno efektu grūti atklāt, jo tas mēdz parādīties tikai pēc ilgāka laika.
Par PAO satura rādītāju pārtikas produktos tradicionāli izmanto benzpirēnu (benz[a]pirēnu). Pārtikas produktos (gaļā, zivīs) benzpirēns un citi ogļūdeņraži nonāk žāvēšanas, kūpināšanas, cepšanas laikā, bet dārzeņos — no gaisa, īpaši, ja tie audzēti industriālos rajonos vai lielu autoceļu tuvumā.
Ne visi PAO ir vēzi izraisoši. Kondensētie PAO ar diviem vai trim benzola gredzeniem nav kancerogēni, taču to daži metilatvasinājumi (9,10-dimetilantracēns un 1,2,3,4-tetrametilfenantrēns) ir vāji kancerogēni un uzskatāmi par vienkāršākajiem kancerogēnajiem policikliskajiem arēniem. Lineāri kondensētajiem PAO nav konstatētas kancerogēnas īpašības. No četrgredzenu PAO kancerogēni ir benz[a]antracēns, benz[c]fenantrēns un mazākā mērā hrizēns, bet no piecgredzenu PAO — benz[a]pirēns, dibenz[a,h]antracēns, dibenz[a,g]fenantrēns, dibenz[a,c]fenantrēns, dibenz[a,i]antracēns (kancerogenitātes samazināšanās secībā). No augstākajiem PAO kancerogēni ir daži dibenzpirēni. Bieži vien PAO metilatvasinājumi ir bīstamāki nekā attiecīgie PAO. Ļoti spēcīgs kancerogēns ir 20-metilholantrēns. Nav stingras sakarības starp PAO ķīmisko struktūru un kancerogenitāti, taču vairums stipro kancerogēnu uzskatāmi par fenantrēna atvasinājumiem.

Izmantošana

Tīrus individuālus PAO izmanto galvenokārt organiskajām sintēzēm, dažādiem laboratorijas eksperimentiem, pētījumiem onkoloģijā. Dažiem PAO ir nozīme krāsvielu ražošanā.