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有机卤化物

有机卤化物（Organic halide）是指有一个或多个碳原子和卤素（氟、氯、溴、碘等17族的元素）形成共价键的有机化合物，产生的分别称为有机氟化物、有机氯化物、有机溴化物、有机碘化物。其中最常见的是有机氯化物[1]，卤代烃（Halocarbon）是指只有碳、氢和卤素形成的有机卤化物。

许多合成的有机化合物（例如塑胶聚合物）含有碳和卤素的共价键。在工业上最常见到的是有机氯化物，而其他的有机卤化物也常用在化学合成中。一般而言生物不会产生有机卤化物，只有非常少数的例外，不过许多的药物是有机卤化物，例如治疗忧郁症的氟西汀（商品名称为百忧解）就含有三氟甲基，也有许多对人体有影响的污染物也是有机卤化物，例如多氯联苯及四氯双苯环戴奥辛。

化合物分类

 
一些有机卤化物

有机卤化物一般会用类似化学结构，且由氢原子代替卤素原子的有机化合物来分类。可以分为以下几类[2]：

有机卤化物中的卤素常称为是取代基，可以视为是这些原子取代了氢原子。不过许多有机卤化物的制备过程没有直接用卤素原子取代有机化合物中的氢原子。

历史及来源

有些微生物会产生大量的有机卤化物。像每年由海洋生物产生的溴甲烷估计可达上百万吨。不过日常生活接触到的有机卤化物（像是溶剂、药物、塑胶）都是人造的。有机卤化物是在1800年代初期开始合成。后来发现这类物质在溶剂以及麻醉剂上的应用，产量才开始增加。随着塑胶以及合成弹性体的开发，也就需要制造更大量的有机卤化物。药物中有不少是机卤化物。

自然界的有机卤化物

自然产生的有机卤化物中，有大部分（像多氯双苯并对二𫫇英）是因为森林大火以及火山作用所造成。主要来源中的第三名是海藻，制造许多氯甲烷、氯乙烷等化合物。目前已知有上千种复杂的有机卤化物主要是由海洋生物产生。自然界所发现的有机卤化物中，主要是有机氯化物，不过也有有机溴化物、有机碘化物及有机氟化物。骨螺紫是由骨螺科产生的有机溴化物。甲状腺素是由甲状腺分泌的有机碘化物。剧毒的氟乙酸是少数自然界产生的有机氟化物，是由特定的植物所产生[3][4][5]。

用途

第一个贩售的有机卤化物是骨螺紫，是由染料骨螺（英语：Bolinus brandaris）产生的天然有机溴化物。

有机卤化物常用作溶剂、杀虫剂、冷媒、防火的油类、弹性体、黏合剂及密封剂的成分、绝缘涂层、塑化剂以及塑胶。许多有机卤化物在产业上已有特殊的用途，例如三氯蔗糖就是甜味剂。

在严格管控有机卤化物之前，大众常接触到有机卤化物的来源是涂料及洗涤剂（像是1,1,1-三氯乙烷及四氯化碳）、杀虫剂（像是1,2-二溴乙烷）、及冷媒（像是R-22）。目前有机卤化物仍用在工业清洗（像二氯甲烷）或是冷媒（像R-134a）。

有机卤化物也曾用作溶剂，像是干洗常用的四氯乙烯，以及三氯乙烯。其他的乙烯基卤化物也是塑胶的化学组成成分之一，例如聚氯乙烯及聚四氟乙烯。

卤代芳烃包括曾用在功率变压器以及电容器里的多氯联苯（PCB），以及曾用在电气绝缘的多氯化萘（英语：Polychlorinated naphthalene）（PCN）、以及可以用作消毒剂及杀虫剂的氯苯及其衍生物滴滴涕，可以做除草剂的2,4-二氯苯氧乙酸等。

有些有机卤化物（包括卤化的有机酸，例如氯乙酸）是高度反应性的物质，除了用在化学制程上，很少会有其他的应用。有机卤化物的广为使用主要是因为这些物质比其他的物质稳定，不容易被酸或是碱腐蚀，不会迅速燃烧，不会受到细菌或霉菌的影响，也不会因为日光曝晒而破坏。

危害

有机卤化物的稳定性容易让人们相信这些物质是无害的，不过在1920年代中期，有医师指出，从事多氯化萘（英语：polychlorinated naphthalene）制造的工人罹患氯痤疮[6]，在1930年末期，已发现有接触多氯化萘的工人有可能死于肝病[7]，而DDT会杀死蚊子及其他昆虫[8]。1950年代时，已有多起有关工作环境危害的记录以及调查。例如，美国海军在1956年测试了含有多氯联苯的液压油，发现动物皮肤接触后造成严重的肝病，因此拒绝使用此一物质，表示：“此物质毒性太高，无法在潜水艇中使用。”[9]

 
从1978年至2015年，几种有机卤化物在大气中浓度的变化

1962年时，美国生物学家雷切尔·卡森[10]的书让大众注意环境污染的议题，书中最早着重的是DDT以及其他的杀虫剂（其中有些也是有机卤化物）。瑞典化学家Soren Jensen在1966年指出，在北极及副北极地区的鱼和鸟类体内有残留PCB，大众对环境污染的议题更加关注[11]。墨西哥化学家马里奥·莫利纳和美国化学家弗兰克·舍伍德·罗兰在1974年预测常用的有机卤化物冷媒，氯氟烃（CFC）会集中在大氧层的较高处，而且会破坏可以保护地球的臭氧层[12]。几年后就在南极洲的上空发现臭氧层的破洞，许多国家因此而有管制制造及使用氯氟烃的法令。2007年的政府间气候变化专门委员会第四次评估报告指出有机卤化物是造成全球暖化的直接原因[13]。

自从1970年代起，开始讨论三氯乙烯以及其他常用于工业清洗的有机卤化物溶剂，对健康的潜在危害，此一议题讨论了很多，是目前仍无定论的争议性问题[14][15][16][17]。后来在2006年起讨论的是全氟辛酸（PFOA）对健康及环境的影响，全氟辛酸是最常见铁氟龙制程的原料，也是布料、锅具或是食品包装（英语：Food packaging）的保护层[18]。以往认为许多的有机卤化物是最不会产生反应的物质，但也可能会造成危害。

有机卤化物就算本身不会造成危害，也有可能会有废弃物管理的相关问题。有机卤化物在自然环境下不容易分解，因此容易累积在生物体内。有机卤化物的焚烧会产生许多的副产物，像是腐蚀性的盐酸及氢氟酸，以及卤化的对二𫫇英或是呋喃等毒性物质。脱硫杆菌（英语：Desulfitobacterium）有生物分解有机卤化物的潜力，目前有研究者正在进行相关的研究[19]。

相关条目

参考资料

  1. ^ Yoel Sasson. "Formation of Carbon–Halogen Bonds (Cl, Br, I)" in Patai's Chemistry of Functional Groups (2009). Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/9780470682531.pat0011
  2. ^ M. Rossberg et al. “Chlorinated Hydrocarbons” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 2006, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a06_233.pub2
  3. ^ Gordon W. Gribble, Naturally Occurring Organohalogen Compounds, Acc. Chem. Res., 1998, 31 (3): 141–152, doi:10.1021/ar9701777 .
  4. ^ Gordon W. Gribble, The diversity of naturally occurring organobromine compounds, Chemical Society Reviews, 1999, 28 (5): 335–346, doi:10.1039/a900201d .
  5. ^ Gordon W. Gribble, Neilson, A. H. , 编, Naturally Occurring Organofluorines, Organofluorines, The Handbook of Environmental Chemistry, 2002, 3n: 121–136, ISBN 3-540-42064-9, doi:10.1007/10721878 .
  6. ^ Teleky 1927
  7. ^ Flinn & Jarvik 1936
  8. ^ Müller 1948
  9. ^ Owens v. Monsanto 2001
  10. ^ Carson 1962
  11. ^ Jensen 1966
  12. ^ Molina & Rowland 1974
  13. ^ Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers 互联网档案馆的存档，存档日期2007-02-03., page 3
  14. ^ Anderson v. Grace 1986
  15. ^ Scott & Cogliano 2000
  16. ^ U.S. National Academies of Science 2004
  17. ^ United States 2004
  18. ^ United States 2010
  19. ^ Villemur, R.; Lanthier, M.; Beaudet, R. ©J.; Lépine, F. §O. TheDesulfitobacteriumgenus. FEMS Microbiology Reviews. 2006, 30 (5): 706–733. PMID 16911041. doi:10.1111/j.1574-6976.2006.00029.x  . 

书目

外部链接

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