Лекция 10: Галогенпроизводные

План лекции:

1. Хлороформ

2. Хлоралгидрат

3. Четыреххлористый углерод

4. Дихлорэтан

Галогенпроизводные находят широкое применение в лакокрасочной, кожевенной, электротехнической, фармацевтической промышленности; при приготовлении полимерных материалов как пластификаторы, мономеры и сополимеры. Используются в качестве растворителей, в том числе для обезжиривания и экстрагирования жиров и эфирных масел, хладагентов, пестицидов, в органическом синтезе, при производстве каучука, резинотехнических изделий.

Почти все галогенпроизводные опасные яды. Максимальная смертность отмечается при отравлениях хлороформом, четырёххлористым углеродом, 1,2-дихлорэтаном. В картине отравления помимо фазы наркоза, которая проявляется преимущественно при ингаляционных отравлениях, выделяют и токсическую. Токсическая фаза, протекающая с поражением печени, почек и ЦНС, наиболее выражена при приёме галогенпроизводных внутрь, но отмечается и при других путях поступления, их токсичность усиливается при одновременном или предварительном действии этанола, как при ингаляции, так и при внутрижелудочном введении. Усиление загрязнения окружающей среды галогенпроизводными углеводородов - вероятная причина роста раковых заболеваний. Поступают в организм при ингаляции, перорально, через кожные покровы.

Хлороформ (трихлорметан) СНСl₃

Хлороформ представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с резким характерным запахом, сладковатым, жгучим вкусом; т. кип. 61,1°С; образует азеотропную смесь с водой (т. кип. 56,2 °С, 97,4 % хлороформа). Используют хлороформ главным образом как растворитель, хладагент, в синтезе лекарственных препаратов. Ранее применялся в медицине как средство для наркоза. Хлороформ - негорюч, на свету разлагается, особенно при контакте с открытым пламенем, образуя фосген. Вызывает наркоз. Обладает гепатотропным, нефротоксическим и кардиотоксическим действием; вызывает канцерогенный и мутагенный эффекты; раздражает слизистые оболочки. Он накапливается в тканях, богатых жирами. При больших количествах хлороформа, поступившего в организм, могут появляться дистрофические изменения во внутренних органах, особенно в печени. При отравлении хлороформом смерть наступает от остановки дыхания.

Хлороформ, поступивший в организм, метаболизируется и быстро ис-чезает из крови, уже через 15—20 мин с выдыхаемым воздухом в неиз-мененном виде выделяется 30—50 % хлороформа. В течение часа через легкие выделяется до 90 % хлороформа, поступившего в организм. Однако еще и через 8 ч в крови можно обнаружить незначительные количества хлороформа. Часть хлороформа подвергается биотрансформации. При этом в качестве метаболитов образуются оксид углерода (IV) и хлороводород. При химико-токсикологических исследованиях основными объектами анализа на наличие хлороформа в организме являются выдыхаемый воздух, богатые жирами ткани трупов и печень.

Качественное обнаружение

Реакция отщепления органически связанного хлора – появляется белый осадок, растворимый в растворе аммиака. Параллельно проводят пробу в тех же условиях с 1 мл исследуемого раствора и натрия гидроксидом, но без нагревания (для исключения ионов хлора в исследуемом растворе). Реакция не специфична, является общей для всех хлорпроизводных. Чувствительность реакции 0,2 мг.

Реакция с резорцином в щелочной среде – после нагревания пробирки на кипящей водяной бане в течение 5-10 мин. появляется розовая или малиновая окраска. Параллельно выполняется контрольный опыт («слепой» опыт), цель которого - исключить ошибки за счет продуктов окисления резорцина, окрашенных в зеленый цвет и маскирующих розовое окрашивание.
Реакция не специфична, ее дают все хлорпроизводные, кроме дихлорэтана, а также формальдегид.

Реакция образования изонитрила – появляется резкий раздражающий запах изонитрила. Реакция не специфична, ее дают все хлорпроизводные, за исключением дихлорэтана. Чувствительность реакции 0,01 мг.

Реакция с реактивом Фелинга – выпадает желтый осадок гидрооксида меди (Cu(OH)₂), переходящий в красный осадок закиси меди (Cu₂O).
Реакция не специфична, ее дает хлороформ, хлоралгидрат и формальдегид. Не дают четыреххлористый углерод и дихлорэтан. Чувствительность реакции 3 мг.

CHCl₃ + 4NaOH → HCOONa + 3NaCl + 2H₂O

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

HCOONa + 2Cu(OH)₂ → HCOONa + Cu₂(OH)₂ + H₂O

Cu₂(OH)₂ → Cu₂O + H₂O

Хлоралгидрат (2,2,2-трихлорэтандиол-1,1) СС1₃СН(ОН)₂

Бесцветные, прозрачные кристаллы или мелкокристаллический порошок с характерным острым запахом, слегка горьковатого вкуса. Т.пл. 51,4 °С, т. кип. 97,5 °С. Растворим в этаноле, диэтиловом эфире, слабо растворим в бензоле, сероуглероде. Применяют как успокаивающее внутрь, как снотворное и анальгезирующее, применяется при психических возбуждениях и как и противосудорожное средство при столбняке. В больших дозах хлоралгидрат может вызывать отравление. Признаки острого отравления при передозировке: глубокий сон, затем наркотическое состояние, ослабление дыхания и падение сердечной деятельности. По токсическому действию хлоралгидрат близок к хлороформу. В определенных дозах хлоралгидрат применяется как снотворное средство. Хлоралгидрат быстро всасывается в кровь из пищевого канала. В организме он подвергается метаболизму. Метаболитами хлоралгидрата являются трихлорэтанол и трихлоруксусная кислота. Считают, что токсическое действие хлоралгидрата на организм объясняется образованием трихлорэтанола. После смерти, наступившей в результате отравления хлоралгидратом, определенное количество его в неизмененном виде можно обнаружить в печени и желудке.

Качественное обнаружение

Хлоралгидрат дает все реакции, которые используют для обнаружения хлороформа, т.к. они проводятся в присутствии щелочи, под влиянием которой хлоралгидрат разлагается с выделением хлороформа:

Для отличия хлоралгидрата от хлороформа используются следующие пробы:

1. Реакция с реактивом Несслера – образуется кирпично-красный осадок, который затем становится грязно-зеленым.

Другие хлорпроизводные этой реакции не дают.
Реакция не специфична, ее дают альдегиды и другие восстановители.
2. Экстракция из дистиллята (при положительном результате проведённых реакций 1-4) часть дистиллята 2-3 раза встряхивают в делительной воронке с порциями эфира по 5 мл, эфирные вытяжки соединяют и фильтруют через сухой фильтр в фарфоровую чашку. Фильтрат выпаривают досуха при комнатной температуре под тягой. Если в дистилляте был хлороформ, то он улетучивается вместе с эфиром. При наличии хлоралгидрата в чашке остается остаток кристаллического вещества. Для подтверждения хлоралгидрата в остатке к нему прибавляют 2-Змл воды и полученный раствор подвергают исследованию при помощи вышеуказанных реакций.

Четыреххлористый углерод (тетрахлорметан) ССl₄

Бесцветная жидкость с резким сладковатым запахом, т. кип. 76,7 °С, образует азеотропную смесь с водой (т. кип. 66 °С, 95,9 % четыреххлористого углерода), смешивается в любых соотношениях с ацетоном, бензолом, бензином, сероуглеродом и другими органическими растворителями. Четыреххлористый углерод - сырье для производства хладонов, растворитель, не огнеопасен, его пары в несколько раз тяжелее воздуха. Четыреххлористый углерод широко применяется в промышленности как растворитель жиров, смол, каучука. Он используется как консервант при обработке меха, а также применяется для удаления жирных пятен из одежды. Четыреххлористый углерод входит в состав жидкостей для наполнения огнетушителей. Тяжелые пары четыреххлористого углерода нарушают контакт горящих предметов с кислородом воздуха, что приводит к прекращению процесса горения. Однако при высокой температуре в результате разложения четыреххлористого углерода могут образовываться фосген и другие ядовитые вещества, вызывающие отравление. Четыреххлористый углерод применяется в ветеринарии в качестве противоглистного средства.

Ядовит при вдыхании, попадании внутрь через ЖКТ или всасывании через кожные покровы и слизистые оболочки; обладает канцерогенным, мутагенным, тератогенным, эмбриотропным действием. Четыреххлористый углерод неравномерно распределяется в организме. Количество его в ткани, богатой жирами, в несколько раз больше, чем в крови. Содержание четыреххлористого углерода в печени и в костном мозгу значительно выше, чем в легких. В эритроцитах крови трупов содержится четыреххлористого углерода примерно в 2,5 раза больше, чем в плазме. Он обладает наркотическим действием, поражает ЦНС. Поступление в организм больших его доз вызывает тяжелые дистрофические изменения в печени, почках, сердце и в других органах. Смертельная доза четыреххлористого углерода составляет 30—60 мл. Четыреххлористый углерод быстро выделяется из организма. Уже через 48 ч после поступления в организм его нельзя обнаружить в выдыхаемом воздухе. Его метаболитами являются хлороформ и оксид углерода (IV).

В отличие от хлороформа и хлоралгидрата четыреххлористый углерод не дает реакции с реактивом Фелинга, т.к. в процессе нагревания с раствором щелочи не образуется веществ, обладающих восстановительными свойствами. Заключение о наличии четыреххлористого углерода в дистилляте делают при положительном результате реакций 1-3 и отсутствии результата реакции с реактивом Фелинга.

Дихлорэтан (хлористый этилен) CICH₂CH₂CI

Бесцветная жидкость со сладковатым запахом; т. кип. 83,47 °С, образует азеотропную смесь с водой (т. кип. 71,6 °С, 91,8 % дихлорэтана), хорошо растворяется в большинстве органических растворителей. Он стоек к действию кислот и щелочей. Воспламеняется с трудом. Используют дихлорэтан главным образом как растворитель жиров, восков, смол, парафинов и других веществ, как фумигант. Его применяют и в химических лабораториях для экстракции многих органических веществ из водных растворов. Дихлорэтан используется для извлечения жира из шерсти животных, для химчистки одежды. Дихлорэтан может вызывать психические расстройства, поражения печени и почек, головокружение и рвоту при попадании внутрь или при воздействии паров в концентрациях, превышающих ПДК. Этот препарат в жидком состоянии может проникать в организм через неповрежденную кожу. Известны случаи отравления дихлорэтаном, ошибочно принятым внутрь вместо спиртных напитков. Картина отравления дихлорэтаном подобна картине отравления четыреххлористым углеродом. Дихлорэтан вызывает поражения ЦНС, печени, почек и сердечной мышцы, оказывает канцерогенное и мутагенное действие на организм. После приема токсической дозы дихлорэтана внутрь наблюдаются рвота, понос, боли в области печени, вздутие живота, уремия. 15—50 мл дихлорэтана в большинстве случаев вызывают смерть.

Качественно обнаруживают по реакции отщепления хлорид - ионов в жестких условиях (при длительном кипячении со спиртовым раствором щелочи или при нагревании под давлением), с последующим их обнаружением по реакции с нитратом серебра:

Реакция образования этиленгликоля и обнаружение его после переведения в формальдегид фуксинсернистой кислотой. Чувствительность реакции 0,4 мг.

Для отличия 1,2-дихлорэтана от хлороформа, хлоралгидрата и четыреххлористого углерода могут быть использованы изонитрильная реакция, реакция с резорцином и реактивом Фелинга, которых дихлорэтан не дает.

Количественное определение галогенопроизводных методом Мора основано на отщеплении при нагревании со спиртовым раствором едкого натра органически связанного хлора и его аргентометрическом определении. Метод основан на осаждении хлоридов азотнокислым серебром в присутствии хромата калия K₂CrO₄. Нитрат серебра при наличии в растворе хлоридов первоначально реагирует с ними, а лишь затем после связывания всех хлоридов образуется хромат серебра оранжево-красного цвета.

NaCI+AqNO₃®AqCI¯+NaNO₃

2AqNO₃+K₂CrO₄®Aq₂CrO₄↓+ 2KNO₃