Вы можете помочь расширить эту статью, переведя текст из соответствующей статьи на турецком языке . (Сентябрь 2024 г.) Нажмите [показать] для получения важных инструкций по переводу.
|
Имена | |||
---|---|---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК Трихлорметан | |||
Другие имена
| |||
Идентификаторы | |||
3D модель ( JSmol ) |
| ||
Сокращения | Р-20, ТСМ | ||
ЧЭБИ | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
Информационная карта ECHA | 100.000.603 | ||
Номер ЕС |
| ||
КЕГГ | |||
CID PubChem |
| ||
Номер RTECS |
| ||
УНИИ | |||
Номер ООН | 1888 | ||
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
Характеристики | |||
С Н Cl 3 | |||
Молярная масса | 119,37 г·моль −1 | ||
Появление | Бесцветная жидкость с высоким показателем преломления. | ||
Запах | Сладкий, мятный, приятный | ||
Плотность | 1,564 г/см 3 (−20 °C) 1,489 г/см 3 (25 °C) 1,394 г/см 3 (60 °C) | ||
Температура плавления | −63,5 °C (−82,3 °F; 209,7 К) | ||
Точка кипения | 61,15 °C (142,07 °F; 334,30 K) разлагается при 450 °C | ||
10,62 г/л (0 °C) 8,09 г/л (20 °C) 7,32 г/л (60 °C) | |||
Растворимость | Растворим в бензоле. Смешивается с диэтиловым эфиром , маслами , лигроином , спиртом , CCl4 , CS2 . | ||
Растворимость в ацетоне | ≥ 100 г/л (19 °C) | ||
Растворимость в диметилсульфоксиде | ≥ 100 г/л (19 °C) | ||
Давление пара | 0,62 кПа (-40 °C) 7,89 кПа (0 °C) 25,9 кПа (25 °C) 313 кПа (100 °C) 2,26 МПа (200 °C) | ||
Константа закона Генри ( k H ) | 3,67 л·атм/моль (24 °C) | ||
Кислотность ( pK a ) | 15,7 (20 °С) | ||
УФ-видимый (λ макс ) | 250 нм, 260 нм, 280 нм | ||
−59,30·10 −6 см 3 /моль | |||
Теплопроводность | 0,13 Вт/(м·К) (20 °C) | ||
Показатель преломления ( nD ) | 1,4459 (20 °С) | ||
Вязкость | 0,563 сП (20 °С) | ||
Структура | |||
Тетраэдрический | |||
1.15 Д | |||
Термохимия | |||
Теплоемкость ( С ) | 114,25 Дж/(моль·К) | ||
Стандартная молярная энтропия ( S ⦵ 298 ) | 202,9 Дж/(моль·К) | ||
Стандартная энтальпия образования (Δ f H ⦵ 298 ) | −134,3 кДж/моль | ||
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | −71,1 кДж/моль | ||
Стандартная энтальпия сгорания (Δ c H ⦵ 298 ) | 473,21 кДж/моль | ||
Фармакология | |||
N01AB02 ( ВОЗ ) | |||
Опасности [9] | |||
Охрана труда и техника безопасности (OHS/OSH): | |||
Основные опасности | Разлагается на чрезвычайно токсичный фосген и хлористый водород в присутствии света – возможно канцерогенно – Репродуктивная токсичность – гепатотоксично [3] [4] [5] | ||
Маркировка СГС : | |||
Опасность | |||
Х302 , Х315 , Х319 , Х331 , Х336 , Х351 , Х361д , Х372 | |||
Р201 , Р202 , Р235 , Р260 , Р264 , Р270 , Р271 , Р280 , Р281 , Р301+Р330+Р331 , Р302+Р352 , Р304+Р340 , Р305+Р351+Р338 , Р308+Р313 , Р310 , Р311 , Р314 , Р332+Р313 , Р337+Р313 , Р362 , Р403+Р233 , Р405 , Р501 | |||
NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
точка возгорания | Негорючий | ||
Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК): | |||
LD 50 ( средняя доза ) | 704 мг/кг (мышь, дермально) [6] | ||
LC 50 ( средняя концентрация ) | 47,702 мг/м 3 (крыса, 4 часа) [7] | ||
LC Lo ( самый низкий опубликованный ) |
| ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (допустимый) | 50 частей на миллион (240 мг/м 3 ) [4] | ||
РЕЛ (рекомендуется) | Ca ST 2 ppm (9,78 мг/м 3 ) [60-минутный] [4] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | 500 частей на миллион [4] [ требуется разъяснение ] | ||
Паспорт безопасности (SDS) | [1] | ||
Родственные соединения | |||
Родственные соединения |
| ||
Страница дополнительных данных | |||
Хлороформ (страница данных) | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Хлороформ [10] или трихлорметан ( часто сокращенно ТКМ ) — это хлорорганическое соединение с формулой CHCl3 и распространённый растворитель . Это летучая , бесцветная, сладко пахнущая, плотная жидкость, производимая в больших масштабах в качестве предшественника хладагентов и ПТФЭ . [ 11] Хлороформ когда-то использовался в качестве ингаляционного анестетика между 19-м веком и первой половиной 20-го века. [12] [ 13] Он смешивается со многими растворителями, но очень слабо растворяется в воде (всего 8 г/л при 20 °C).
Молекула принимает тетраэдрическую молекулярную геометрию с симметрией C3v . [14] Молекулу хлороформа можно рассматривать как молекулу метана , в которой три атома водорода заменены тремя атомами хлора, в результате чего остается один атом водорода.
Название «хлороформ» представляет собой сочетание слов терхлорид ( третичный хлорид, трихлорид) и формил , устаревшее название метилилиденового радикала (CH), полученного из муравьиной кислоты .
Многие виды морских водорослей производят хлороформ, и считается, что грибы производят хлороформ в почве. [15] Абиотические процессы также, как полагают, способствуют естественному производству хлороформа в почве, хотя механизм до сих пор неясен. [16]
Хлороформ — летучее органическое соединение. [17]
Хлороформ был синтезирован независимо несколькими исследователями около 1831 года :
В 1834 году французский химик Жан-Батист Дюма определил эмпирическую формулу хлороформа и назвал его: [26] « Es scheint mir also erweisen, dass die von mir analysirte Substanz, … zur Formel hat: C 2 H 2 Cl 6 . » (Таким образом, мне кажется, что это показывает, что вещество, которое я анализировал …, имеет [свою эмпирическую] формулу: C 2 H 2 Cl 6 .). [Примечание: коэффициенты его эмпирической формулы следует разделить вдвое.] ... « Diess hat mich veranlasst diese Substanz mit dem Namen 'Chloroform' zu belegen. » (Это побудило меня дать этому веществу [т. е. формилхлориду или хлориду муравьиной кислоты] название «хлороформ».)
В 1835 году Дюма получил это вещество путем щелочного расщепления трихлоруксусной кислоты .
В 1842 году Роберт Мортимер Гловер в Лондоне открыл анестезирующие свойства хлороформа на лабораторных животных. [27]
В 1847 году шотландский акушер Джеймс Й. Симпсон первым продемонстрировал анестезирующие свойства хлороформа, предоставленного местным фармацевтом Уильямом Флокхартом из Duncan, Flockhart and company [28] , на людях и помог популяризировать препарат для использования в медицине. [29]
К 1850-м годам хлороформ производился на коммерческой основе. В Британии к 1895 году производилось около 750 000 доз в неделю, [30] используя процедуру Либиха, которая сохраняла свое значение до 1960-х годов. Сегодня хлороформ – вместе с дихлорметаном – получают исключительно и в больших масштабах путем хлорирования метана и хлорметана. [11]
В промышленности хлороформ получают путем нагревания смеси хлора и либо метилхлорида ( CH 3 Cl ), либо метана ( CH 4 ). [11] При температуре 400–500 °C происходит свободнорадикальное галогенирование , преобразующее эти предшественники в более хлорированные соединения:
Хлороформ подвергается дальнейшему хлорированию с образованием четыреххлористого углерода ( CCl4 ):
Выход этого процесса представляет собой смесь четырех хлорметанов: хлорметана , метиленхлорида (дихлорметана), трихлорметана (хлороформа) и тетрахлорметана (четыреххлористого углерода). Затем их можно разделить путем перегонки . [11]
Хлороформ также может быть получен в небольших масштабах посредством галоформной реакции между ацетоном и гипохлоритом натрия :
Дейтерированный хлороформ является изотопологом хлороформа с одним атомом дейтерия . CDCl 3 является распространенным растворителем, используемым в ЯМР-спектроскопии . Дейтерохлороформ получают путем реакции гексахлорацетона с тяжелой водой . [31] Процесс галоформа в настоящее время устарел для производства обычного хлороформа. Дейтерохлороформ также может быть получен путем реакции дейтерооксида натрия с хлоралгидратом . [32] [33]
Реакция галоформа может также произойти непреднамеренно в домашних условиях. Раствор гипохлорита натрия ( хлорный отбеливатель ), смешанный с обычными бытовыми жидкостями, такими как ацетон , метилэтилкетон , этанол или изопропиловый спирт , может производить некоторое количество хлороформа, в дополнение к другим соединениям, таким как хлорацетон или дихлорацетон . [ необходима цитата ]
С точки зрения масштаба наиболее важной является реакция хлороформа с фтористым водородом с образованием монохлордифторметана (HCFC-22), предшественника в производстве политетрафторэтилена ( тефлона ) и других фторполимеров: [11]
Реакция проводится в присутствии каталитического количества смешанных галогенидов сурьмы . Хлордифторметан затем преобразуется в тетрафторэтилен , основной предшественник тефлона . [34]
Водород , присоединенный к углероду в хлороформе, участвует в образовании водородных связей, [35] [36] что делает его хорошим растворителем для многих материалов.
Во всем мире хлороформ также используется в пестицидных составах, как растворитель для липидов , каучука , алкалоидов , восков , гуттаперчи и смол , как чистящее средство, как фумигант зерна , в огнетушителях и в резиновой промышленности. [37] [38] CDCl 3 является распространенным растворителем, используемым в ЯМР-спектроскопии . [39]
Хлороформ используется в качестве прекурсора для производства R-22 (хлордифторметана). Это делается путем его реакции с раствором плавиковой кислоты (HF), которая фторирует молекулу CHCl 3 и выделяет соляную кислоту в качестве побочного продукта. [40] До вступления в силу Монреальского протокола большая часть хлороформа, производимого в Соединенных Штатах, использовалась для производства хлордифторметана . Однако его производство остается высоким, поскольку он является ключевым прекурсором ПТФЭ. [41]
Хотя хлороформ обладает такими свойствами, как низкая температура кипения и низкий потенциал глобального потепления, равный всего 31 (по сравнению с 1760 у R-22), что является привлекательными свойствами для хладагента, мало информации, позволяющей предположить, что он широко использовался в качестве хладагента в каких-либо потребительских товарах. [42]
В таких растворителях, как CCl 4 и алканы, хлороформ образует водородные связи с различными основаниями Льюиса. HCCl 3 классифицируется как жесткая кислота , а модель ECW определяет ее кислотные параметры как E A = 1,56 и C A = 0,44.
В качестве реагента хлороформ служит источником дихлоркарбенового промежуточного соединения CCl 2 . [43] Он реагирует с водным раствором гидроксида натрия , обычно в присутствии катализатора фазового переноса , с образованием дихлоркарбена , CCl 2 . [44] [45] Этот реагент осуществляет орто-формилирование активированных ароматических колец , таких как фенолы , производя арилальдегиды в реакции, известной как реакция Реймера-Тимана . Альтернативно, карбен может быть захвачен алкеном с образованием производного циклопропана . В реакции присоединения Хараша хлороформ образует свободный радикал •CHCl 2 , который присоединяется к алкенам. [ необходима цитата ]
Хлороформ — мощный общий анестетик , эйфориант , анксиолитик и седативное средство при вдыхании или приеме внутрь. Анестезирующие свойства хлороформа были впервые описаны в 1842 году в диссертации Роберта Мортимера Гловера , которая в том году получила Золотую медаль Харвейского общества . [46] [47] Гловер также проводил практические эксперименты на собаках, чтобы доказать свои теории, усовершенствовал их и представил в своей докторской диссертации в Эдинбургском университете летом 1847 года, определив анестезирующие галогенные соединения как «новый порядок ядовитых веществ». [48]
Шотландский акушер Джеймс Янг Симпсон был одним из тех экзаменаторов, которые должны были прочитать диссертацию, но позже утверждал, что никогда ее не читал и пришел к своим собственным выводам независимо. [49] Перкинс-Маквей, среди прочих, выразил сомнения относительно достоверности заявления Симпсона, отметив, что публикации Симпсона по этой теме в 1847 году явно перекликаются с публикациями Гловера, и, будучи одним из экзаменаторов диссертации, Симпсон, вероятно, был осведомлен о содержании исследования Гловера, даже если он уклонился от своих обязанностей экзаменатора. [50] В 1847 и 1848 годах Гловер написал серию горячих писем, обвиняя Симпсона в краже его открытия, которое уже принесло Симпсону значительную известность. [51] Каким бы ни был источник его вдохновения, 4 ноября 1847 года Симпсон утверждал, что он открыл анестезирующие свойства хлороформа у людей. Он и двое его коллег развлекались, пробуя действие различных веществ, и таким образом выявили потенциал хлороформа в медицинских процедурах. [28]
Несколько дней спустя, во время стоматологической процедуры в Эдинбурге , Фрэнсис Броди Имлах стал первым человеком, который применил хлороформ к пациенту в клинических условиях. [52]
В мае 1848 года Роберт Холлидей Ганнинг выступил с докладом в Эдинбургском медико-хирургическом обществе после серии лабораторных экспериментов на кроликах , которые подтвердили выводы Гловера, а также опровергли заявления Симпсона об оригинальности. Лабораторные эксперименты, доказавшие опасность хлороформа, в значительной степени игнорировались. [53]
Использование хлороформа во время хирургических операций быстро распространилось в Европе; например, в 1850-х годах хлороформ использовался врачом Джоном Сноу во время родов последних двух детей королевы Виктории Леопольда и Беатрисы . [54] В Соединенных Штатах хлороформ начал заменять эфир в качестве анестетика в начале 20-го века; [ требуется ссылка ] от него отказались в пользу эфира после открытия его токсичности, особенно его тенденции вызывать фатальные сердечные аритмии, аналогичные тому, что сейчас называют « внезапной смертью нюхача ». Некоторые люди использовали хлороформ в качестве рекреационного наркотика или для попытки самоубийства. [55] Одним из возможных механизмов действия хлороформа является то, что он увеличивает движение ионов калия через определенные типы калиевых каналов в нервных клетках . [56] Хлороформ также можно смешивать с другими анестетиками, такими как эфир, чтобы сделать смесь CE, или эфир и спирт , чтобы сделать смесь ACE . [ требуется ссылка ]
В 1848 году Ханна Гринер, 15-летняя девочка, которой удалили инфицированный ноготь на пальце ноги, умерла после введения анестетика. [57] Ее вскрытие, установившее причину смерти, было проведено Джоном Файфом с помощью Роберта Мортимера Гловера . [27] Несколько физически здоровых пациентов умерли после вдыхания этого вещества. Однако в 1848 году Джон Сноу разработал ингалятор, который регулировал дозировку и таким образом успешно снизил количество смертей. [58]
Противники и сторонники хлороформа расходились во мнениях по вопросу о том, были ли медицинские осложнения вызваны нарушением дыхания или хлороформ оказывал специфическое воздействие на сердце. Между 1864 и 1910 годами многочисленные комиссии в Великобритании изучали хлороформ, но не смогли прийти к каким-либо четким выводам. Только в 1911 году Леви доказал в экспериментах с животными, что хлороформ может вызывать фибрилляцию желудочков. [ необходима цитата ] Несмотря на это, между 1865 и 1920 годами хлороформ использовался в 80–95% всех наркозов, проводимых в Великобритании и немецкоязычных странах. В Германии комплексные исследования уровня смертности во время анестезии были проведены Гурльтом между 1890 и 1897 годами. [ необходима цитата ] В то же время в Великобритании медицинский журнал The Lancet провел анкетирование [59] и составил отчет, в котором подробно описывались многочисленные побочные реакции на анестетики, включая хлороформ. [60] В 1934 году Киллиан собрал все статистические данные, собранные к тому времени, и обнаружил, что вероятность смертельных осложнений при использовании эфира составляла от 1:14 000 до 1:28 000, тогда как при использовании хлороформа эта вероятность составляла от 1:3 000 до 1:6 000. [ необходима цитата ] Развитие газовой анестезии с использованием закиси азота , усовершенствованное оборудование для введения анестетиков и открытие гексобарбитала в 1932 году привели к постепенному упадку наркоза хлороформом. [61]
Последнее зарегистрированное применение хлороформа в качестве анестезии в западном мире датируется 1987 годом, когда последний врач, использовавший его, вышел на пенсию, примерно через 140 лет после его первого использования. [62]
Хлороформ использовался преступниками для того, чтобы вырубить, ошеломить или убить жертв. Джозеф Харрис был обвинен в 1894 году в использовании хлороформа для ограбления людей. [63] Серийный убийца Х. Х. Холмс использовал передозировку хлороформа, чтобы убить своих жертв женского пола. В сентябре 1900 года хлороформ был замешан в убийстве американского бизнесмена Уильяма Марша Райса . Хлороформ считался фактором в предполагаемом убийстве женщины в 1991 году, когда она задохнулась во сне. [64] В 2002 году 13-летняя Кейси Вуди была усыплена хлороформом, когда ее похитил Дэвид Фуллер, и в то время, когда он держал ее, прежде чем он застрелил ее. [65] В сделке о признании вины 2007 года мужчина признался в использовании электрошокеров и хлороформа для сексуального насилия над несовершеннолетними. [66]
Использование хлороформа в качестве инкапаситирующего агента стало широко признанным, граничащим с клише , благодаря принятию авторами криминальной литературы сюжетов, в которых преступники используют тряпки, пропитанные хлороформом, чтобы лишить жертв сознания. Однако практически невозможно лишить кого-либо сознания, используя хлороформ таким образом. [67] Требуется не менее пяти минут вдыхания хлороформа, чтобы человек потерял сознание. Большинство уголовных дел, связанных с хлороформом, включают совместное введение другого наркотика, такого как алкоголь или диазепам , или соучастие жертвы в его приеме. После того, как человек потерял сознание из-за вдыхания хлороформа, необходимо ввести непрерывный объем, а подбородок необходимо поддерживать, чтобы язык не перекрывал дыхательные пути, — сложная процедура, обычно требующая навыков анестезиолога . В 1865 году, как прямой результат криминальной репутации, которую приобрел хлороформ, медицинский журнал The Lancet предложил «постоянную научную репутацию» любому, кто мог продемонстрировать «мгновенную нечувствительность», т. е. потерю сознания, с помощью хлороформа. [68]
Хлороформ образуется как побочный продукт хлорирования воды , наряду с рядом других побочных продуктов дезинфекции , и поэтому он часто присутствует в муниципальной водопроводной воде и плавательных бассейнах. Сообщаемые диапазоны значительно различаются, но, как правило, ниже текущего стандарта здоровья для общего количества тригалометанов (ТГМ) в 100 мкг/л. [69] Однако, если рассматривать его в сочетании с другими тригалометанами, часто присутствующими в питьевой воде, концентрация ТГМ часто превышает рекомендуемый предел воздействия. [70]
Хотя лишь немногие исследования оценивали риски, связанные с воздействием хлороформа через питьевую воду отдельно от других ТГМ, многие исследования показали, что воздействие общей категории ТГМ, включая хлороформ, связано с повышенным риском рака мочевого пузыря или нижних отделов желудочно-кишечного тракта. [71]
Исторически воздействие хлороформа могло быть выше из-за его распространенного использования в качестве анестетика, как ингредиента сиропов от кашля и как компонента табачного дыма , тогда как ДДТ ранее использовался в качестве фумиганта . [72]
Хлороформ хорошо всасывается, метаболизируется и быстро выводится млекопитающими после перорального, ингаляционного или дермального воздействия. Случайное попадание брызг в глаза вызвало раздражение. [37] Длительное дермальное воздействие может привести к развитию язв в результате обезжиривания . Выведение в основном осуществляется через легкие в виде хлороформа и углекислого газа; менее 1% выводится с мочой. [38]
Хлороформ метаболизируется в печени ферментами цитохрома P-450 , путем окисления до трихлорметанола и восстановления до дихлорметильного свободного радикала . Другие метаболиты хлороформа включают соляную кислоту и диглутатионилдитиокарбонат, причем диоксид углерода является преобладающим конечным продуктом метаболизма. [73]
Как и большинство других общих анестетиков и седативно-снотворных препаратов, хлороформ является положительным аллостерическим модулятором рецепторов ГАМК А. [74] Хлороформ вызывает угнетение центральной нервной системы (ЦНС), в конечном итоге вызывая глубокую кому и угнетение дыхательного центра. [73] При попадании внутрь хлороформ вызывает симптомы, похожие на те, которые наблюдаются после вдыхания. Серьезное заболевание последовало за приемом внутрь 7,5 г (0,26 унции). Средняя летальная пероральная доза для взрослого человека оценивается в 45 г (1,6 унции). [37]
Анестезиологическое применение хлороформа было прекращено, поскольку оно вызывало смерть от дыхательной недостаточности и сердечной аритмии. После анестезии, вызванной хлороформом, некоторые пациенты страдали тошнотой , рвотой , гипертермией , желтухой и комой из-за печеночной дисфункции . При вскрытии наблюдались некроз и дегенерация печени. [37] Считается, что гепатотоксичность и нефротоксичность хлороформа в значительной степени обусловлены фосгеном , одним из его метаболитов. [73]
Хлороформ медленно превращается под воздействием ультрафиолетового света и воздуха в чрезвычайно ядовитый газ фосген ( COCl2 ), выделяя при этом HCl . [75]
Для предотвращения несчастных случаев коммерческий хлороформ стабилизируют этанолом или амиленом , но образцы, которые были восстановлены или высушены, больше не содержат стабилизатора. Амилен оказался неэффективным, а фосген может влиять на аналиты в образцах, липиды и нуклеиновые кислоты, растворенные или извлеченные с помощью хлороформа. [76] Когда этанол используется в качестве стабилизатора для хлороформа, он реагирует с фосгеном (который растворим в хлороформе) с образованием относительно безвредного диэтилкарбонатного эфира:
Фосген и HCl можно удалить из хлороформа промывкой насыщенными водными растворами карбоната , такими как бикарбонат натрия . Эта процедура проста и приводит к получению безвредных продуктов. Фосген реагирует с водой, образуя диоксид углерода и HCl, [77] а карбонатная соль нейтрализует полученную кислоту. [78]
Подозреваемые образцы можно проверить на фосген с помощью фильтровальной бумаги, которая при обработке 5% дифениламином , 5% диметиламинобензальдегидом в этаноле и последующей сушке желтеет в присутствии паров фосгена. [79] Существует несколько колориметрических и флуорометрических реагентов для фосгена, и его также можно количественно определить с помощью масс-спектрометрии . [80]
Согласно монографиям Международного агентства по изучению рака (МАИР), хлороформ, как предполагается, вызывает рак (т.е. он, возможно, канцерогенен , группа 2B по классификации МАИР ). [81]
В Соединенных Штатах он классифицируется как чрезвычайно опасное вещество , как определено в разделе 302 Закона США о планировании действий в чрезвычайных ситуациях и праве общества на информацию (42 USC 11002), и подлежит строгим требованиям отчетности со стороны предприятий, которые производят, хранят или используют его в значительных количествах. [82]
Некоторые анаэробные бактерии используют хлороформ для дыхания, называемого органогалогенидным дыханием , преобразуя его в дихлорметан . [83] [84]
Сохраненные названия «бромоформ» для HCBr 3 , «хлороформ» для HCCl 3 и «йодоформ» для HCl 3 приемлемы в общей номенклатуре. Предпочтительными названиями ИЮПАК являются замещающие названия.