Хлороформ

Хлороформ, или трихлорометан, е органско соединение со хемиска формула CHCl<sub>3</sub> и е често користен растворувач. Тоа е многу испарлива, безбојна, со силен мирис, густа течност произведена во големи размери како прекурсор на тефлонски производи и како разладно средство и е трихалометан кој служи како моќен анестетик, еуфоријативен, анксиолитик и седатив кога се вдишува или голта. Исто така е дел од пошироката класа на супстанции познати како испарливи органски соединенија.
1 Структура
Молекулата усвојува тетраедарна молекуларна геометрија со C<sub>3v</sub> симетрија. Молекулата на хлороформ може да се гледа како молекула метан со три атоми на водород заменети со три атоми на хлор, оставајќи еден атом на водород.
2 Природна појава
Вкупниот глобален флукс на хлороформ низ околината е приближно тони горишно, и околу 90% на емисиите се од природно потекло. Многу видови морските алги произведуваат хлороформ, а габите се верува дека произведуваат хлороформ во почвата. Се верува дека и абиотските процеси придонесуваат за производство на природни хлороформи во почвите, иако механизмот е сè уште нејасен.
Како што хлороформот е испарливо органско соединение, лесно се распаѓа од почвата и површинските води и се подложува на разградување во воздухот за да произведе фосген, дихлорометан, формил хлорид, јаглерод моноксид, јаглерод диоксид и хлороводород. Неговиот полуживот во воздухот се движи од 55 до 620 дена. Биоразградувањето во водата и почвата е бавна. Хлороформот не се биоакумулира значително во водните организми.
3 Историја
Хлороформот бил синтетизиран независно од неколку истражувачи околу 1831 година:
*Молденхавер, германски фармацевт од Франкфурт, се чини дека произвел хлороформ во 1830 година со мешање на хлорирана вар со етанол; тој го помешал со ''Chloräther'' (хлорен етер, 1,2-дихлороетан), сепак.*Семјуел Гатри, лекар од САД од Sackets Harbor, New York, исто така, се чини дека произвел хлороформ во 1831 година со реакција на хлорирана вар со етанол, како и забележал дека има анестетички својства; тој, сепак, верувал дека подготвил хлорен етер.*Јустус фон Либиг извршил алкално расцепување на хлоралот.*Eugène Soubeiran го добил соединението со дејство на хлорно белило и на етанол и на ацетон.*Во 1834 година, францускиот хемичар Жан-Батист Думас ја утврдил емпириската формула на хлороформот и го именувал.. Во 1835 година, Думас ја подготвил супстанцијата со алкално расцепување на трихлороцетна киселина. Regnault подготви хлороформ со хлорирање на хлорометан.
*Во 1842 година, Роберт Мортимер Гловер во Лондон ги открил анестетичките квалитети на хлороформот на лабораториски животни.*Во 1847 година, шкотскиот акушер Џејмс И. Симпсон беше првиот што ги покажа анестетичките својства на хлороформот врз луѓето, обезбедени од локалниот фармацевт Вилијам Флокхарт од Данкан, Флокхарт и компанијата, и помогна да се популаризира лекот за употреба во медицината. До 1850-тите, хлороформот се произведувал на комерцијална основа. Во Британија, до 1895 година се произведувале околу 750.000 дози неделно со помош на процедурата Либиг, која ја задржала својата важност до 1960-тите. Денес, хлороформот – заедно со дихлорометанот – се подготвува исклучиво и во масовно ниво со хлорирање на метан и хлорометан.
4 Производство
Индустриски, хлороформ се произведува со загревање на смеса од хлор и или (CH<sub>3</sub>Cl) или метан (CH<sub>4</sub>). На 400–500 °C, се јавува халогенација на слободните радикали, претворајќи ги овие прекурсори во прогресивно повеќе хлорирани соединенија:
:CH<sub>4</sub> + Cl<sub>2</sub> → CH<sub>3</sub>Cl + HCl
:CH<sub>3</sub>Cl + Cl<sub>2</sub> → CH<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub> + HCl
:CH<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub> + Cl<sub>2</sub> → CHCl<sub>3</sub> + HCl
Хлороформот е подложен на дополнително хлорирање за да добие јаглерод тетрахлорид (CCl<sub>4</sub>):
:CHCl<sub>3</sub> + Cl<sub>2</sub> → CCl<sub>4</sub> + HCl
Исходот од овој процес е мешавина од четирите хлорометани: хлорометан, дихлорометан, трихлорометан (хлороформ) и тетрахлорометан (јаглерод тетрахлорид). Ова потоа може да се одвои со дестилација.
Хлороформот, исто така, може да се произведува во мал обем преку халоформна реакција помеѓу ацетон и натриум хипохлорит:
:3 NaClO + (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>CO → CHCl<sub>3</sub> + 2 NaOH + CH<sub>3</sub>COONa
4.1 Деутерохлороформ
Деутерираниот хлороформ е изотополог на хлороформ со еден атом на деутериум. CDCl<sub>3</sub> е вообичаен растворувач кој се користи во NMR спектроскопијата. Деутерохлороформ се произведува со реакција на халоформ, реакција на ацетон (или етанол) со натриум хипохлорит или калциум хипохлорит. Процесот на халоформ сега е застарен за производство на обичен хлороформ. Деутерохлороформ може да се подготви со реакција на натриум деутероксид со хлорал хидрат.
4.2 Ненамерно формирање на хлороформ
Халоформската реакција може да се појави и ненамерно во домашни услови. Белењето со хипохлорит генерира халогени соединенија во несакани реакции; хлороформот е главниот нуспроизвод. Растворот на (хлор за белење) измешан со вообичаени течности за домаќинството како што се ацетон, метил етил кетон, етанол или изопропил алкохол може да произведе малку хлороформ, како дополнение на други соединенија како хлороацетон или дихлороацетон.
5 Употреба
Во однос на обемот, најважната реакција на хлороформ е со флуороводород за да се добие монохлородифлуорометан (CFC-22), претходник во производството на политетрафлуороетилен (тефлон) и други флуорополимери ::CHCl<sub>3</sub> + 2HF → CHClF<sub>2</sub> + 2 HCl
Реакцијата се спроведува во присуство на каталитичка количина мешани антимон халиди. Хлородифлуорометан потоа се претвора во тетрафлуороетилен, главен пркурсор на тефлон.
5.1 Растворувач
Водородот поврзан со јаглеродот во хлороформот учествува во водородното поврзување. Во светот, хлороформот исто така се користи во формулации за пестициди, како растворувач за масти, масла, гума, алкалоиди, восоци, гутаперка и смоли, како средство за чистење, фумигант за зрна, во противпожарни апарати и во индустријата за гума. CDCl<sub>3</sub> е вообичаен растворувач кој се користи во NMR спектроскопијата.
5.2 Средство за ладење
Трихлорометан се користи како прекурсор за производство на R-22 (Хлородифлуорометан). Ова се прави со реакција со раствор на флуороводородна киселина (HF) која ќе ја флуорира молекулата на CHCl<sub>3</sub> и ќе ослободи хлороводородна киселина како нуспроизвод. Пред спроведувањето на Монтреалскиот протокол, поголемиот дел од трихлорометанот произведен во Соединетите Држави се користел за производство на хлородифлуорометан.
Иако трихлорометанот има својства како што се неговата ниска точка на вриење и неговиот низок потенцијал за глобално затоплување од само 31 (во споредба со 1.760 од R-22) што резултира со тоа што има добри својства за ладење, има малку информации кои сугерираат дека има широко распространета употреба. како средство за ладење во секој производ за широка потрошувачка.
5.3 Луисова киселина
Во растворувачи како CCl<sub>4</sub> и алкани, постојат хлороформски водородни врски со различни Луисови бази. HCCl<sub>3</sub> е класифициран како тврда киселина и моделот ECW ги наведува неговите киселински параметри како E<sub>A</sub> = 1.56 и C<sub>A</sub> = 0.44.
5.4 Реагенс
Како реагенс, хлороформот служи како извор на групата дихлорокарбен :CCl<sub>2</sub>. Тој реагира со воден натриум хидроксид обично во присуство на катализатор за пренос на фаза за да произведе дихлорокарбен, :CCl<sub>2</sub>. Овој реагенс влијае на орто-формилација на активираните ароматични прстени како што се фенолите, произведувајќи арил алдехиди во реакција позната како Рејмер-Тиманова реакција. Алтернативно, карбенот може да биде заробен од алкен за да формира дериват на циклопропан. Во додатокот Kharasch, хлороформот го формира слободниот радикал CHCl<sub>2</sub> како додаток на алкените.
5.5 Анестетик
Анестетичките квалитети на хлороформот првпат биле опишани во 1842 година во тезата на Роберт Мортимер Гловер, кој го добил златниот медал на друштвото Харвејан за таа година. Гловер презел и практични експерименти врз кучиња за да ги докаже своите теории. Гловер дополнително ги рафинирал своите теории и ги претставил во тезата за неговиот докторат на Универзитетот во Единбург во летото 1847 година и самостојно да дошол до своите заклучоци.
На 4 ноември 1847 година, Симпсон прв ги открил анестетичките квалитети на хлороформот кај луѓето. Тој и двајцата колеги се забавувале пробувајќи ги ефектите од различни супстанции и на тој начин го откриле потенцијалот за хлороформ во медицинските процедури.
Неколку дена подоцна, за време на стоматолошка процедура во Единбург, Френсис Броди Имлах стана првиот човек што користел хлороформ на пациент во клинички контекст.
Во мај 1848 година, Роберт Халидеј Ганинг направи презентација пред Медицинско-хируршкото друштво во Единбург по серија лабораториски експерименти врз зајаци кои ги потврдија наодите на Гловер и исто така ги побија тврдењата на Симпсон за оригиналност. Лабораториските експерименти кои ја докажуваа опасноста од хлороформ беа главно игнорирани.
Употребата на хлороформ за време на операцијата потоа брзо се прошири во Европа. Во 1850-тите, хлороформот го користел лекарот Џон Сноу за време на раѓањето на последните две деца на кралицата Викторија. Во Соединетите Држави, хлороформот почна да го заменува етерот како анестетик на почетокот на 20 век; брзо беше напуштен во корист на етерот по откривањето на неговата токсичност, но особено неговата тенденција да предизвика фатална срцева аритмија аналогна на она што сега се нарекува „ненадејна смрт на трагачот“. Некои луѓе користеле хлороформ како рекреативен лек или за обид за самоубиство. Еден можен механизам на дејство на хлороформот е тоа што го зголемува движењето на калиумовите јони низ одредени видови на калиумови канали во нервните клетки. Хлороформот, исто така, може да се меша со други анестетички агенси како што е етер за да се добие смеса C.E. или етер и алкохол за да се добие A.C.E. смесата.
Во 1848 година, Хана Гринер, 15-годишно девојче на кое и се отстрануваше инфицираниот нокт на ногата, почина откако и беше даден анестетик. Нејзината аутопсија за утврдување на причината за смртта беше преземена од Џон Фајф со помош на Роберт Мортимер Гловер. Голем број на физички способни пациенти починале откако го вдишувале. Меѓутоа, во 1848 година, Џон Сноу развил инхалатор кој ја регулирал дозата и така успешно го намалувал бројот на смртни случаи.
Противниците и поддржувачите на хлороформот главно се спротивставуваа на прашањето дали компликациите се должат исклучиво на респираторни нарушувања или дали хлороформот има специфичен ефект врз срцето. Помеѓу 1864 и 1910 година, бројни комисии во Британија го проучувале хлороформот, но не успеале да дојдат до јасни заклучоци. Дури во 1911 година, Леви во експериментите со животни докажал дека хлороформот може да предизвика срцева фибрилација. Резервациите за хлороформот не можеа да ја спречат неговата зголемена популарност. Помеѓу 1865 и 1920 година, хлороформот се користел во 80 до 95 % од сите наркози изведени во ОК и земјите од германско говорно подрачје. Меѓутоа, во Соединетите Држави имаше помал ентузијазам за хлороформна наркоза. Во Германија, првите сеопфатни истражувања за стапката на смртност за време на анестезијата беа направени од Гурл помеѓу 1890 и 1897 година. 1:28.000, додека под хлороформ шансите биле помеѓу 1:3.000 и 1:6.000. Подемот на гасната анестезија со употреба на азотен оксид, подобрена опрема за давање анестетици и откривањето на хексобарбитал во 1932 година доведоа до постепено опаѓање на наркозата на хлороформ.
5.6 Криминална употреба
Наводно, хлороформот го користеле криминалците за да нокаутираат, заслепуваат или дури и да убиваат жртви. Џозеф Харис беше обвинет во 1894 година дека користел хлороформ за ограбување луѓе. Серискиот убиец Х. Х. Холмс користел предозирање со хлороформ за да ги убие своите женски жртви. Во септември 1900 година, хлороформот бил вмешан во убиството на американскиот стопанственик Вилијам Марш Рајс, истоименикот на институцијата сега позната како Универзитетот Рајс. Хлороформот се смета за фактор за наводното убиство на една жена во 1991 година кога таа била задушена додека спиела. Во 2002 година, 13-годишната Кејси Вуди беше седатирана со хлороформ кога беше киднапирана од Дејвид Фулер и за време додека тој ја имаше, пред да пука и да ја убие. На спогодба за признавање вина во 2007 година, маж признал дека користел пиштоли за шок и хлороформ за сексуален напад на малолетници
Употребата на хлороформ како средство за онеспособување стана широко призната, која се граничи со клише, поради популарноста на авторите на криминалистичката фантастика поради кои криминалците користат партали натопени со хлороформ за да ги онесвестат жртвите. Сепак, речиси е невозможно да се онеспособи некој што користи хлороформ на овој начин. Потребни се најмалку пет минути вдишување на предмет натопен во хлороформ за да се онесвести лицето. Повеќето криминални случаи кои вклучуваат хлороформ, исто така, вклучуваат ко-администрирање на друг лек, како што се алкохол или диазепам или е утврдено дека жртвата била соучесничка во неговата администрација. Откако лицето ќе ја изгуби свеста поради вдишување на хлороформ, мора да се администрира континуиран волумен, а брадата мора да биде поддржана за јазикот да не ги попречи дишните патишта, тешка процедура која обично бара вештини на анестезиолог. Во 1865 година, како директен резултат на криминалната репутација што ја стекнал хлороформот, медицинското списание „Лансет“ понуди „постојана научна репутација“ на секој што може да покаже „моментална бесчувствителност“, т.е. моментално губење на свеста користејќи хлороформ.
6 Безбедност
6.1 Изложеност
Познато е дека хлороформот се формира како нуспроизвод на хлорирање на водата заедно со низа други нуспроизводи за дезинфекција и како таков е вообичаено присутен во општинската вода од чешма и во базените. Пријавените опсези значително се разликуваат, но генерално се под сегашниот здравствен стандард за вкупни трихалометани од 100μg/L. Сепак, присуството на хлороформ во водата за пиење во која било концентрација се смета за контроверзно од некои.
Историски гледано, изложеноста на хлороформ можеби била поголема поради неговата вообичаена употреба како анестетик, како состојка во сирупите за кашлица и како состојка на чад од тутун каде што DDT претходно се користел како фумигант.
6.2 Фармакологија
Добро се апсорбира, метаболизира и брзо се елиминира од цицачите по орална, инхалација или дермална изложеност. Случајното прскање во очите предизвика иритација. Долготрајната дермална изложеност може да резултира со развој на рани како резултат на одмастување. Елиминацијата е првенствено преку белите дробови во форма на хлороформ и јаглерод диоксид; помалку од 1% се излачува во урината.
Хлороформот се метаболизира во црниот дроб преку ензимите на цитохром P-450, со оксидација до хлорометанол и со редукција до слободниот радикал дихлорометил. Други метаболити на хлороформ вклучуваат хлороводородна киселина и диглуатонил дитиокарбонат, со јаглерод диоксид како доминантен краен производ на метаболизмот.
Како и повеќето други општи анестетици и седативно-хипнотички лекови, хлороформот е позитивен алостеричен модулатор за GABA<sub>A</sub> рецепторот. Хлороформот предизвикува депресија на централниот нервен систем (ЦНС), што на крајот создава длабока кома и депресија на респираторниот центар. Кога се проголтува, хлороформот предизвикувува симптоми слични на оние забележани по вдишувањето. По ингестијата на 7,5 g (0,26 oz) следи сериозна болест. Просечната смртоносна орална доза за возрасен е проценета на 45.
Употребата на хлороформ со анестезија е прекината бидејќи предизвикува смртни случаи поради респираторна инсуфициенција и срцеви аритмии. По анестезија индуцирана од хлороформ, некои пациенти претрпеа гадење, повраќање, хипертермија, жолтица и кома поради дисфункција на црниот дроб. На аутопсијата, забележана е некроза и дегенерација на црниот дроб.
Хлороформот предизвика тумори на црниот дроб кај глувците и тумори на бубрезите кај глувци и стаорци. Се смета дека хепатотоксичноста и нефротоксичноста на хлороформот главно се должат на фозгенот.
6.3 Претворба во фозген
Хлороформот полека се претвора во воздухот во екстремно отровен фозген (COCl<sub>2</sub>), ослободувајќи HCl во процесот.:2 CHCl<sub>3</sub> + O<sub>2</sub> → 2 COCl<sub>2</sub> + 2 HCl
За да се спречат несреќи, комерцијалниот хлороформ се стабилизира со етанол или амилен, но примероците што се обновени или исушени повеќе не содржат стабилизатор. Амиленот е пронајден неефикасен, а фосгенот може да влијае на аналитите во примероците, липидите и нуклеинските киселини растворени во или екстрахирани со хлороформ. Фосгенот и HCl може да се отстранат од хлороформот со миење со заситени водени карбонатни раствори, како што е натриум бикарбонат. Оваа постапка е едноставна и резултира со безопасни производи. Фосгенот реагира со вода за да формира јаглерод диоксид и HCl, а карбонатната сол ја неутрализира добиената киселина.
Сомнителните примероци може да се тестираат за фосген со помош на филтер-хартија (обработена со 5% дифениламин, 5% диметиламинобензалдехид во етанол, а потоа да се исушат), која станува жолта во фосгенска пареа. Постојат неколку колориметриски и флуорометриски реагенси за фосген, а исто така може да се измери со масена спектрометрија.
6.4 Регулација
Хлороформот е осомничен дека предизвикува рак (т.е., можеби канцероген, IARC група 2B) според монографиите на Меѓународната агенција за истражување на ракот (IARC).
Таа е класифицирана како исклучително опасна супстанција во Соединетите Држави, како што е дефинирано во Дел 302 од Законот за планирање вонредни состојби и Заедницата за правото на знаење (42 U.S.C. 11002) и е предмет на строги барања за известување од страна на капацитетите што произведуваат, складираат, или да го користите во значителни количини.
7 Биоремедијација на хлороформ
Некои анаеробни бактерии користат хлороформ за нивното дишење, наречено органохалидно дишење, претворајќи го во дихлорометан.