Chlorowane etery aromatyczne: informacje
- Szczegóły
Węglowodory aromatyczne to związki, które zawierają stosunkowo mało wodoru, co wskazywałoby na ich nienasycony charakter. Jednak w reakcjach wykazują mniejszą aktywność i ulegają przede wszystkim reakcjom substytucji, podobnie do mało reaktywnych alkanów, a nie reakcjom addycji, charakterystycznym dla związków nienasyconych.
Budowa i struktura węglowodorów aromatycznych
Związki aromatyczne wyróżniają się obecnością pierścienia, w którym elektrony są „rozproszone” po całej strukturze. Taka budowa sprawia, że różnią się od wcześniej poznanych alkenów i alkinów, a ich stabilność wynika z układu wiązań zwanych sprzężonymi wiązaniami podwójnymi. Dla wielu z nas najbardziej znanym przykładem jest benzen (C₆H₆), związek o wyjątkowej strukturze pierścieniowej, który stał się kluczowy dla chemii organicznej.
Struktura pierścienia benzenowego
Pierścień benzenowy jest podstawowym wzorcem budowy związków aromatycznych. Składa się z sześciu atomów węgla, które układają się w symetryczny sześciokąt. Każdy atom węgla jest hybrydyzowany sp², co oznacza, że jego wiązania tworzą kąt 120° i leżą w jednej płaszczyźnie. Takie ułożenie sprawia, że cała cząsteczka benzenu jest płaska, a atomy węgla i wodoru znajdują się w jednej płaszczyźnie, tworząc stabilny pierścień.
W pierścieniu benzenowym wiązania nie występują jednak jako pojedyncze lub podwójne - zamiast tego mamy do czynienia z tzw. rezonansem.
Rezonans i stabilność związków aromatycznych
Rezonans to specyficzny układ elektronów, który sprawia, że elektrony pi w pierścieniu benzenowym nie są „przypisane” do konkretnych wiązań podwójnych. Zamiast tego krążą po całym pierścieniu, tworząc chmurę elektronową, która stabilizuje cząsteczkę. Rezonans oznacza, że struktura benzenu może być przedstawiona na dwa sposoby (tzw. struktury rezonansowe), ale żadna z nich nie oddaje w pełni rzeczywistego stanu cząsteczki.
Przeczytaj także: Właściwości Super Chlorowanego Lateksu
Tę delokalizację elektronów w pierścieniu benzenowym często oznacza się symbolem kółka wpisanego w sześciokąt, co wskazuje na równomierne rozmieszczenie elektronów pi. Ta unikalna budowa sprawia, że cząsteczki aromatyczne, takie jak benzen, są bardziej stabilne niż inne węglowodory o podobnej liczbie atomów węgla i wodoru.
W prostym ujęciu termodynamicznym mówi się, że struktura benzenu i jego analogów jest trwała, ponieważ delokalizacja elektronów obniża znacznie energię wewnętrzną. Różnica energii wewnętrznej hipotetycznego 1,3,5-cykloheksatrienu i benzenu wynosi 151 kJ/mol. O mezomerii lub efekcie mezomerycznym mówi się wtedy, gdy może powstać wiązanie zdelokalizowane i tworzy się układ o energii wewnętrznej mniejszej niż obliczona dla struktury wynikającej z jakiegokolwiek wzoru strukturalnego możliwego do zaproponowania dla danego układu.
Właściwości fizyczne węglowodorów aromatycznych
Węglowodory aromatyczne o prostych strukturach, takie jak benzen, są w temperaturze pokojowej cieczami, ale wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej przechodzą w stan stały. Przykładowo, naftalen, który zawiera dwa połączone pierścienie benzenowe, jest już ciałem stałym. Temperatura wrzenia benzenu wynosi 80,1 °C, podczas gdy bardziej rozbudowane związki aromatyczne mają wyższe temperatury wrzenia. Zwiększona masa i liczba pierścieni w cząsteczce zwiększa oddziaływania międzycząsteczkowe, co wpływa na wyższą temperaturę wrzenia.
Węglowodory aromatyczne są nierozpuszczalne w wodzie, ponieważ ich struktura jest niepolarna. Jednak dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak benzen, toluen czy chloroform, które mają podobną polarność. Rozpuszczalność węglowodorów aromatycznych w rozpuszczalnikach organicznych jest istotna w syntezie chemicznej, gdzie wymagane są rozpuszczalniki zgodne z polarnością reagujących cząsteczek.
Nazwy systematyczne i zwyczajowe związków aromatycznych
Związki aromatyczne, a w szczególności pochodne benzenu, są jedną z grup substancji organicznych dla których nazwy zwyczajowe są stosowane częściej niż nazwy systematyczne. Warto więc zapoznać się z tymi najczęściej spotykanymi. Nazwy systematyczne pochodnych benzenu tworzy się podobnie do pochodnych cykloalkanów.
Przeczytaj także: Zastosowanie chlorowanych dezynfektantów
Właściwości chemiczne węglowodorów aromatycznych
Pomimo że pierścień benzenowy wygląda na „bogaty” w wiązania podwójne, węglowodory aromatyczne wykazują stabilność, która sprawia, że nie reagują typowo dla alkenów (przez addycję). Zamiast tego węglowodory aromatyczne chętniej ulegają reakcjom substytucji elektrofilowej (SE), w których zachowują swój pierścień aromatyczny.
Najbardziej charakterystyczną reakcją benzenu i ogólnie pierścieni aromatycznych jest substytucja (podstawienie) atomu wodoru przez inny atom lub grupę atomów. Reakcje te określamy jako elektrofilowe, ponieważ odczynnikiem atakującym w pierwszym stadium reakcji jest cząstka o charakterze elektrododatnim, wchodząca w oddziaływanie z elektronami [math]\pi[/math] pierścienia aromatycznego.
Kierunkowy wpływ podstawników na reaktywność i miejsce podstawienia w związkach aromatycznych
W związkach aromatycznych, takich jak benzen, podstawniki przyłączone do pierścienia benzenowego wpływają na miejsce, w którym przyłączą się kolejne grupy w reakcji, oraz na szybkość samej reakcji. W cząsteczkach tych wyróżniamy trzy możliwe położenia nowo przyłączonych podstawników względem już obecnej grupy: orto, meta i para.
- Orto (o-) - podstawniki znajdują się na sąsiednich atomach węgla (pozycje 1 i 2).
- Meta (m-) - podstawniki są rozdzielone jednym atomem węgla (pozycje 1 i 3).
- Para (p-) - podstawniki znajdują się naprzeciw siebie (pozycje 1 i 4).
Triklosan - chlorowany eter aromatyczny
Triklosan jest chlorowanym, aromatycznym związkiem chemicznym, zawierającym grupy funkcyjne charakterystyczne dla eterów i fenoli, warunkujące jego aktywność przeciwdrobnoustrojową. Ma postać białego krystalicznego proszku o charakterystycznym, słabym zapachu fenolu.
Triklosan jest wysoce skutecznym środkiem przeciwbakteryjnym i przeciwgrzybiczym o szerokim spektrum działania. Jest powszechnie znany ze swojej stabilności i kompatybilności z różnymi preparatami. Nasz triklosan jest produkowany przy użyciu zaawansowanych technologii oczyszczania, aby zapewnić niski poziom zanieczyszczeń, wysoką biel i minimalne ryzyko podrażnienia skóry.
Przeczytaj także: Bezpieczeństwo chlorowania alkanów
Triklosan jest środkiem grzybobójczym i bakteriostatycznym. Jest używany najczęściej w antybakteryjnych mydłach, dezodorantach, pastach do zębów, kosmetykach, tkaninach antybakteryjnych, plastikach i innych produktach. Wykorzystuje się go w higienie szpitalnej. Na oddziałach noworodkowych stosuje się go w celu zapobiegania zakażeniom wywołanym przez metycylinooporne szczepy gronkowca złocistego, podczas operacji serca oraz jako alternatywę dla pacjentów w przypadku kosztownego leczenia wankomycyną. Znalazł także zastosowanie w preparatach do mycia rąk przed operacją.
Zastosowanie triklosanu
W środkach kosmetycznych i higienicznych stężenie triklosanu jest rzędu 0,3%. Roztwory wodne i wodno-alkoholowe 5-10% służą do odkażania przyrządów medycznych. Roztwory 0,05-3% stosowane są do odkażania skóry, błon śluzowych i ran. Triklosan skutecznie zapobiega nadmiernemu rozwojowi bakterii na skórze ludzkiej, zmniejsza ryzyko infekcji, zapobiega przykremu zapachowi, chroni przed infekcjami po zabiegach dentystycznych.
Dodatek triklosanu do produktów codziennego użytku, takich jak pasty do zębów, płyny do płukania ust, mydła, dezodoranty czy inne kosmetyki ma na celu zapewnienie działania antyseptycznego, jest środkiem konserwującym.
Mechanizm działania triklosanu
W wysokich stężeniach (rzędu kilku procent) triklosan działa bakteriobójczo. Jego celem jest błona cytoplazmatyczna i cytoplazma. Natomiast w niskich stężeniach (0,05%) działa bakteriostatycznie poprzez inhibicję syntezy kwasów tłuszczowych niezbędnych do reprodukcji oraz budowy błony komórkowej. Triklosan wiąże się z bakteryjnym enzymem - reduktazą białka przenoszącego grupę enolowo-acylową (ENR), kodowanego przez gen fabI. To wiązanie powoduje wzrost powinowactwa enzymu do NAD+.
Według Dyrektywy Unii Europejskiej o Produktach Kosmetycznych 76/768/EWG triklosan może być używany do produktów w stężeniu nie większym niż 0,3% w produkcie gotowym.
Wpływ na środowisko i zdrowie
W ramach kampanii „Detox” prowadzonej przez World Wildlife Fundation (WWF) w 2005 roku we krwi ochotników z różnych krajów europejskich zidentyfikowano 107 niebezpiecznych lub potencjalnie niebezpiecznych substancji chemicznych. Największe stężenia triklosanu oznaczono we krwi matek, natomiast najniższe maksymalne stężenie stwierdzono u dzieci. Główną przyczyną najwyższego stężenia związku we krwi matek jest częstszy kontakt z tą substancją obecną w kosmetykach i środkach czystości.
Szwedzcy naukowcy wykryli triklosan w mleku karmiących matek, co świadczy, że triklosan jest absorbowany przez organizm ludzki w znacznych ilościach i podobnie jak inne związki chloroorganiczne, może kumulować się w tkance tłuszczowej.
Z racji swoich właściwości Triklosan zaliczany jest do związków zaburzających hormonalną równowagę organizmu (EDCs, z ang. endocrine disrupting compounds).
Triklosan jest mało toksyczny zażyty doustnie bądź wchłonięty przez skórę. Wykazuje umiarkowaną toksyczność przez inhalacje, umiarkowanie jest drażniący dla oczu.
Triklosan został wykryty między innymi w wodzie pitnej w Południowej Kalifornii w poziomach odpowiednio 56 i 49 ng/l. Triklosan jest usuwany ze środowiska głównie poprzez fotodegradację. Rozkłada się on pod wpływem światła słonecznego, jak również promieni UV, zarówno w ściekach, jak i w wodzie. Rozkład pod wpływem światła i promieni UV prowadzi często do powstania bardzo niebezpiecznych substancji. W doświadczeniach potwierdzono tworzenie się aż ośmiu fotoproduktów. Dwa z tych fotoproduktów rozpoznano jako izomery eteru dichlorohydroksydifenylowego o wzorze cząsteczkowym C12H8Cl2O2.
Triklosan może przekształcać się do dioksyn. Dichlorodioksyny nie wykazują wysokiej toksyczności, jednak mogą one pod wpływem chloru przemieniać się do bardziej niebezpiecznych substancji. Badania fotolizy wody dejonizowanej i ścieków z dodatkiem triklosanu wykazały, że zanik triklosanu i równoczesne pojawienie się dioksyn był zależny od pH i obecności związków organicznych. Pod wpływem chloru w wodzie triklosan może rozkładać się na różne substancje, które nie są obojętne dla zdrowia człowieka.
Inne chlorowane etery aromatyczne
Oprócz triklosanu, istnieją inne chlorowane etery aromatyczne, które znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu. Przykładem jest 4-chlorostyren, który działa jako kluczowy monomer do syntezy polimerów styrenowych zawierających chlor o zwiększonej odporności chemicznej i stabilności termicznej. Służy on również jako element konstrukcyjny do wytwarzania funkcjonalnych związków aromatycznych poprzez reakcje sprzęgania w produkcji wysokowartościowych środków chemicznych.
Przechowywać 4-Chlorostyren w temperaturze 5-25 stopni w zamkniętych beczkach ze szkła oranżowego, stabilizowanych 0,05% tert-butylokatecholem (TBC), z dala od otwartego ognia, źródeł ciepła i silnych utleniaczy. Nosić rękawice nitrylowe, okulary ochronne i aparat oddechowy; unikać wdychania, kontaktu ze skórą/oczami i połknięcia (substancja drażniąca).
Podsumowanie
Chlorowane etery aromatyczne, takie jak triklosan, są szeroko stosowane w różnych produktach konsumenckich i przemysłowych. Jednak ze względu na ich potencjalny wpływ na środowisko i zdrowie, konieczne jest dalsze badanie i monitorowanie ich obecności w środowisku oraz stosowanie zgodnie z obowiązującymi przepisami.
tags: #chlorowany #eter #aromatyczny #informacje
