Halocarbon

Los compuestos halocarbonados son compuestos químicos en los que uno o más átomos de carbono están unidos mediante enlaces covalentes a uno o más átomos de halógeno ( flúor , cloro , bromo , yodo o astato – grupo 17 ), dando lugar a la formación de compuestos organofluorados , organoclorados , organobromados , organoyodados y organoastatinos . Los halocarbonos de cloro son los más comunes y se denominan organoclorados . ^{[ 1 ]} 

Muchos compuestos orgánicos sintéticos, como los polímeros plásticos , y algunos naturales, contienen átomos de halógeno; se les conoce como compuestos halogenados u organohalogenados . Los organocloruros son los organohalogenados más utilizados industrialmente, aunque otros organohalogenados también se emplean comúnmente en síntesis orgánica. Salvo en casos extremadamente raros, los organohalogenados no se producen biológicamente, pero muchos fármacos los contienen. Cabe destacar que muchos fármacos, como el Prozac, tienen grupos trifluorometilo .

Para obtener información sobre la química de los haluros inorgánicos, consulte haluros .

Los halocarbonos se clasifican típicamente de la misma manera que los compuestos orgánicos de estructura similar que tienen átomos de hidrógeno ocupando los sitios moleculares de los átomos de halógeno en los halocarbonos. Entre las familias químicas se encuentran: ^{[ 2 ]}

• haloalcanos : compuestos con átomos de carbono unidos por enlaces simples.
• haloalquenos : compuestos con uno o más enlaces dobles entre átomos de carbono.
• Haloaromáticos : compuestos con átomos de carbono unidos en uno o más anillos aromáticos mediante una nube pi deslocalizada con forma de rosquilla.

Los átomos de halógeno en las moléculas de halocarbono suelen denominarse " sustituyentes ", como si hubieran sustituido a los átomos de hidrógeno . Sin embargo, los halocarbonos se preparan de muchas maneras que no implican la sustitución directa de halógenos por hidrógenos .

Algunos halocarbonos son producidos en grandes cantidades por microorganismos. Por ejemplo, se estima que los organismos marinos producen anualmente varios millones de toneladas de bromuro de metilo . La mayoría de los halocarbonos que encontramos en la vida cotidiana —disolventes, medicamentos, plásticos— son de origen artificial. La primera síntesis de halocarbonos se logró a principios del siglo XIX. La producción se aceleró al descubrirse sus propiedades útiles como disolventes y anestésicos. El desarrollo de plásticos y elastómeros sintéticos ha propiciado una producción a gran escala. Un porcentaje considerable de fármacos son halocarbonos.

Los compuestos organoyodados, denominados yoduros orgánicos , tienen una estructura similar a la de los compuestos organoclorados y organobromados, pero el enlace Cl es más débil. Se conocen muchos yoduros orgánicos, pero pocos tienen gran importancia industrial. Los compuestos de yoduro se producen principalmente como suplementos nutricionales. ^{[ 6 ]}

Las hormonas tiroxina son esenciales para la salud humana, de ahí la utilidad de la sal yodada .

Se pueden usar seis mg de yoduro al día para tratar a pacientes con hipertiroidismo debido a su capacidad para inhibir el proceso de organificación en la síntesis de hormonas tiroideas, el llamado efecto Wolff-Chaikoff . Antes de 1940, los yoduros eran los agentes antitiroideos predominantes. En dosis altas, los yoduros inhiben la proteólisis de la tiroglobulina , lo que permite que la hormona tiroidea se sintetice y se almacene en el coloide , pero no se libere al torrente sanguíneo. Este mecanismo se conoce como efecto Plummer .

Este tratamiento rara vez se utiliza hoy en día como terapia única, a pesar de la rápida mejoría que experimentan los pacientes inmediatamente después de su administración. La principal desventaja del tratamiento con yoduro radica en la acumulación excesiva de hormona tiroidea (HT), lo que ralentiza el inicio de la acción de las tioamidas (bloqueadores de la síntesis de HT). Además, la eficacia de los yoduros disminuye tras el periodo inicial de tratamiento. También existe la preocupación de que se produzca un repunte en los niveles de HT almacenada tras la interrupción del tratamiento.

El primer halocarbono utilizado comercialmente fue la púrpura de Tiro , un organobromuro natural del caracol marino Murex brandaris .

Los halocarbonos se utilizan comúnmente como disolventes , pesticidas , refrigerantes , aceites ignífugos, componentes de elastómeros , adhesivos y selladores, recubrimientos aislantes eléctricos, plastificantes y plásticos . Muchos halocarbonos tienen usos especializados en la industria. Un ejemplo es la sucralosa , que se utiliza como edulcorante.

Antes de que se regularan estrictamente, el público en general solía encontrarse con haloalcanos como disolventes para pinturas y productos de limpieza, como el tricloroetano (1,1,1-tricloroetano) y el tetracloruro de carbono (tetraclorometano), pesticidas como el 1,2-dibromoetano (EDB, dibromuro de etileno) y refrigerantes como el Freón -22 ( marca registrada de duPont para el clorodifluorometano ). Algunos haloalcanos todavía se utilizan ampliamente para la limpieza industrial, como el cloruro de metileno (diclorometano), y como refrigerantes, como el R-134a ( 1,1,1,2-tetrafluoroetano ).

Los haloalquenos también se han utilizado como disolventes , incluyendo el percloroetileno (Perc, tetracloroeteno), muy extendido en la limpieza en seco, y el tricloroetileno (TCE, 1,1,2-tricloroeteno). Otros haloalquenos han sido componentes químicos básicos de plásticos como el cloruro de polivinilo ("vinilo" o PVC, cloroeteno polimerizado) y el teflón ( marca registrada de duPont para el tetrafluoroeteno polimerizado, PTFE ).

Los haloaromáticos incluyen los antiguos Aroclors ( marca registrada de Monsanto Company para bifenilos policlorados , PCB), que alguna vez se usaron ampliamente en transformadores de potencia y condensadores y en selladores de construcción, los antiguos Halowaxes ( marca registrada de Union Carbide para naftalenos policlorados , PCN), que alguna vez se usaron para aislamiento eléctrico, y los clorobencenos y sus derivados, utilizados para desinfectantes , pesticidas como el dicloro-difenil-tricloroetano ( DDT , 1,1,1-tricloro-2,2-bis(p-clorofenil)etano), herbicidas como el 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético), dieléctricos de askarel (mezclados con PCB, que ya no se usan en la mayoría de los países) y materias primas químicas.

Algunos halocarbonos, incluidos los haluros ácidos como el cloruro de acetilo , son altamente reactivos ; estos raramente se encuentran fuera de los procesos químicos. El uso generalizado de los halocarbonos se debió a menudo a la observación de que la mayoría de ellos eran más estables que otras sustancias. Pueden verse menos afectados por ácidos o álcalis; pueden no arder con tanta facilidad; pueden ser menos atacados por bacterias u hongos ; o pueden verse menos afectados por la exposición solar.

La estabilidad de los halocarbonos tendía a fomentar la creencia de que eran en su mayoría inofensivos, aunque a mediados de la década de 1920 los médicos informaron que los trabajadores de la fabricación de naftaleno policlorado (PCN) sufrían de cloracné ( Teleky 1927 ) , y a finales de la década de 1930 se sabía que los trabajadores expuestos a los PCN podían morir de enfermedad hepática ( Flinn y Jarvik 1936 ) y que el DDT mataba mosquitos y otros insectos ( Müller 1948 ) . Para la década de 1950, se habían realizado varios informes e investigaciones sobre riesgos laborales. En 1956, por ejemplo, después de probar aceites hidráulicos que contenían bifenilos policlorados (PCB), la Marina de los EE. UU. descubrió que el contacto con la piel causaba una enfermedad hepática mortal en animales y los rechazó por ser "demasiado tóxicos para su uso en un submarino " ( Owens v. Monsanto 2001 ) .

En 1962, un libro de la bióloga estadounidense Rachel Carson ( Carson 1962 ) desató una ola de preocupación por la contaminación ambiental , centrada inicialmente en el DDT y otros pesticidas , algunos de ellos también halocarbonos. Esta preocupación se intensificó cuando, en 1966, el químico danés Soren Jensen informó sobre la presencia generalizada de residuos de PCB en peces y aves del Ártico y subártico ( Jensen 1966 ) . En 1974, el químico mexicano Mario Molina y el químico estadounidense Sherwood Rowland predijeron que los refrigerantes halocarbonados comunes , los clorofluorocarbonos (CFC), se acumularían en la atmósfera superior y destruirían la capa de ozono protectora ( Molina y Rowland 1974 ) . En pocos años, se observó el agotamiento de la capa de ozono sobre la Antártida , lo que llevó a la prohibición de la producción y el uso de clorofluorocarbonos en muchos países. El informe de 2007 del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) afirmó que los halocarbonos eran una causa directa del calentamiento global . ^{[ 7 ]}

Desde la década de 1970, ha habido controversias prolongadas y sin resolver sobre los posibles riesgos para la salud del tricloroetileno (TCE) y otros disolventes halocarbonados que se habían utilizado ampliamente para la limpieza industrial ( Anderson v. Grace 1986 ) ( Scott & Cogliano 2000 ) ( US National Academies of Science 2004 ) ( Estados Unidos 2004 ) . Más recientemente, el ácido perfluorooctanoico (PFOA), un precursor en el proceso de fabricación más común del teflón y también utilizado para hacer recubrimientos para telas y envases de alimentos , se convirtió en una preocupación para la salud y el medio ambiente a partir de 2006 ( Estados Unidos 2010 ) , lo que sugiere que los halocarbonos, aunque se creía que estaban entre los más inertes, también pueden presentar riesgos.

Los halocarbonos, incluso aquellos que no representan un peligro en sí mismos, pueden generar problemas en la eliminación de residuos . Debido a que no se degradan fácilmente en entornos naturales, tienden a acumularse. La incineración y los incendios accidentales pueden generar subproductos corrosivos como ácido clorhídrico y ácido fluorhídrico , y sustancias tóxicas como dioxinas y furanos halogenados . Se están investigando especies de Desulfitobacterium por su potencial en la biorremediación de compuestos orgánicos halogenados. ^{[ 8 ]}

• Halogenación
• enlace carbono-flúor
• Gases fluorados
• Lista de refrigerantes

• Anderson contra Grace (1986), 628 F. Supp. 1219 , Massachusetts, EE. UU.{{citation}}CS1 maint: falta el editor de la ubicación ( enlace ) , resuelto entre las partes, revisado en Harr, J., Ed.; Asher, M., Ed. (1996), A Civil Action , Minneapolis, MN, EE. UU.: Sagebrush Education Resources{{citation}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
• Carson, R. (1962), Primavera silenciosa , Boston, MA, EE. UU.: Houghton Mifflin
• Flinn, FB; Jarvik, NE (1936), "Acción de ciertos naftalenos clorados sobre el hígado", Actas de la Sociedad de Biología Experimental y Medicina , 35 : 118–120 , doi : 10.3181/00379727-35-8879p , S2CID 87157158 
• Jensen, S. (1966), "Informe sobre un nuevo peligro químico", New Scientist , 32 : 612
• Molina, MJ; Rowland, FS (1974), "Sumidero estratosférico de clorofluorometanos: destrucción de ozono catalizada por átomos de cloro", Nature , 249 (5460): 810–812 , Bibcode : 1974Natur.249..810M , doi : 10.1038/249810a0 , S2CID 32914300 
• Müller, PH (1948), "Dicloro-difenil-tricloroetano y nuevos insecticidas" (PDF) , Conferencia Nobel
• Owens contra Monsanto (2001), 96-CV-440, Anexo 3A03F (PDF) , Alabama, EE. UU., archivado del original (PDF) el 28 de septiembre de 2006 , consultado el 26 de enero de 2006 .{{citation}}: CS1 maint: falta el editor de la ubicación ( enlace ) , citado en Chemical Industry Archives, Anniston Case, archivado el 18 de julio de 2005 en Wayback Machine , por Environmental Working Group, Washington, DC, 2002
• Scott, CS, Ed.; Cogliano, VJ, Ed. (2000), "Riesgos para la salud del tricloroetileno: estado actual de la ciencia" , Environmental Health Perspectives , 108 (S2): 159–60 , doi : 10.1289/ehp.00108s2159 , PMC 1637768 , PMID 10928830 , archivado del original el 19 de febrero de 2006.  {{citation}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
• Teleky, L. (1927), " Die pernakrankheit ", Klinische Wochenschrift , Jahrgänge 6, Berlín: Springer: 845, doi : 10.1007/BF01728520 , S2CID 30035538 
• Academias Nacionales de Ciencias de EE. UU., Sistema de Proyectos Actuales (2004), Evaluación de los riesgos para la salud humana del tricloroetileno
• Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (2004), Sistema Integrado de Información sobre Riesgos, Tricloroetileno (CASRN 79-01-6) , archivado del original el 5 de octubre de 1999.
• Estados Unidos, Agencia de Protección Ambiental (2010), Programa de Administración de PFOA (iniciado en 2006) , archivado del original el 9 de mayo de 2009.

• Contenido multimedia relacionado con los organohaluros en Wikimedia Commons.