유기 염소 화합물

3. 자연 발생

박테리아에서 인간에 이르기까지 다양한 생물체에서 자연 발생 유기 염소 화합물이 발견된다.^[28][29] 알칼로이드, 테르펜, 아미노산, 플라보노이드, 스테로이드, 지방산 등 다양한 생체 분자에서 염소화된 천연물이 발견된다.^[28][30]

• 완두와 잠두에는 천연 염소화 식물 호르몬인 4-클로로인돌-3-아세트산(4-Cl-IAA)이 함유되어 있다.^[22][23]
• 어패류의 독에서는, 장쇄 할로겐화 알킬을 부분 구조로 하는 클로로술포지질이 발견된다.^[24]
• 독개구리의 일종에서 발견된 에피바티딘은 강력한 진통 작용을 가진다.
• 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화 탄소를 포함한 다양한 단순 염소화 탄화수소가 해양 조류로부터 분리되었다.^[26]
• 염화메탄의 대부분은 생물학적 분해, 산불, 화산 활동에 의해 자연적으로 생성된다.^[6][25]
• 폴리염화 디벤조디옥신(다이옥신)은 산불의 고온 환경에서 생성되며, 합성 다이옥신보다 앞선 번개로 인한 화재의 보존된 재에서도 발견되었다.^[4][27]

4. 제조

유기 염소 화합물은 다양한 방법을 통해 제조될 수 있다. 주요 제조 방법은 다음과 같다.

• '''염소화 반응:''' 알케인 및 아릴(aryl) 알케인은 자외선(UV) 조건 하에서 염소화될 수 있다. 아릴 클로라이드는 염소와 루이스 산 촉매를 사용하여 프리델-크래프츠 할로젠화 반응으로 제조할 수 있다.^[11] 염소와 수산화 나트륨을 사용하는 할로폼 반응으로도 메틸 케톤 및 관련 화합물로부터 알킬 할라이드를 생성할 수 있다. 염소는 알켄과 알킨의 다중 결합에 첨가되어 다이 또는 테트라-클로로 화합물을 생성할 수 있다.

• '''염화 수소와의 반응:''' 알켄은 염화 수소(HCl)와 반응하여 알킬 클로라이드를 생성한다. 옥시염소화에서는 염소 대신 염화 수소를 사용하기도 한다. 2차 및 3차 알코올은 염화 수소와 반응하여 해당 염화물을 생성한다.

• '''기타 염소화 시약:''' 알킬 클로라이드는 염화 티오닐(SOCl₂), 오염화 인(PCl₅), 염화 설퓨릴(SO₂Cl₂), 삼염화 인(PCl₃) 등을 사용하여 알코올을 처리하여 제조할 수 있다.^[1] 실험실에서는 아펠 반응을 사용하기도 한다.^[1]

4. 1. 염소화 반응

4. 2. 염화 수소와의 반응

4. 3. 기타 염소화 시약

5. 반응

알킬 클로라이드는 마그네슘과 반응하여 그리냐르 시약을 생성하는데, 이는 친전자성 화합물을 친핵성 화합물로 변환한다. 뷔르츠 반응은 두 개의 알킬 할라이드를 나트륨과 환원적으로 결합시킨다.^[9][10]

일부 유기염소 화합물(예: 염화 에틸)은 알킬화제로 사용될 수 있다. 테트라에틸납은 염화 에틸과 나트륨-납 합금으로 생산되었다.^[9][10]

환원적 탈염소화는 여러 유기염소 잔류성 오염 물질의 생분해에서 핵심 단계이다.

5. 1. 친핵성 치환 반응

5. 2. 탈리 반응

5. 3. 기타 반응

6. 이용

유기 염소 화합물은 무극성 경향을 띠어 물과 섞이지 않고 기름이나 그리스를 잘 용해하는 특징을 가지며, 이러한 특성 덕분에 다양한 용도로 사용된다.

• 저분자량 염소화 탄화수소는 클로로포름, 다이클로로메탄, 트라이클로로에탄, 테트라클로로에틸렌 등을 포함하며, 주로 탈지 및 드라이클리닝에 사용되는 용매이다.
• 농업 분야에서 살충제로 사용되는 유기 염소 화합물에는 DDT, 디코폴, 헵타클로르, 엔도설판, 클로르단, 마이렉스, 펜타클로로페놀 등이 있으며, 이들은 분자 구조에 따라 친수성 또는 소수성을 나타낸다.
• 폴리염화비페닐(PCBs)은 한때 전기 절연체 및 열매체로 널리 사용되었으나, 잔류성 유기 오염 물질에 관한 스톡홀름 협약에 따라 사용이 금지되었다.
• 염소화 알켄은 폴리염화 비닐(PVC) 등 다양한 물질 합성에 사용된다.
• 수크랄로스는 다이어트 식품에 널리 사용되는 감미료이다.
• 2004년을 기준으로, 로라타딘(클라리틴, 항히스타민제), 설트랄린(졸로프트, 항우울제), 라모트리진(라믹탈, 항전간제), 흡입 마취제인 이소플루란 등 적어도 165종의 유기 염소 화합물이 의약품으로 허가되었다.^[18]

6. 1. 염화 비닐

6. 2. 염소화 용매

6. 3. 클로로메탄

6. 4. 살충제

6. 5. 절연체

6. 6. 기타

7. 독성

일부 유기 염소 화합물은 인간을 포함한 식물 또는 동물에게 상당한 독성을 나타낸다. 유기 물질이 염소와 함께 연소될 때 생성되는 다이옥신은 환경에 방출될 때 위험을 초래하는 잔류성 유기 오염 물질이며, DDT와 같은 일부 살충제도 마찬가지이다.^[14] 예를 들어, 20세기 중반에 곤충을 방제하기 위해 널리 사용되었던 DDT는 대사산물인 DDE와 DDD와 마찬가지로 먹이 사슬에 축적되며, 특정 조류 종에서 생식 문제(예: 난각 얇아짐)를 일으킨다.^[14] DDT는 또한 극도로 이동성이 뛰어나기 때문에, DDT가 사용된 적이 없는 남극 대륙에서도 미량의 흔적이 발견되면서 환경에 추가적인 문제를 야기했다. 겨자 가스, 질소 머스타드, 루이사이트와 같은 일부 유기 염소 화합물은 독성 때문에 화학 무기로 사용되기도 한다.

레이첼 카슨은 1962년에 『침묵의 봄』을 저술하여 DDT의 농약 독성을 공중에 인식시켰다. 이후, 많은 국가에서 여러 유기 염소 화합물의 사용을 단계적으로 폐지하고 생산·사용을 제한했지만, 오랜 시간이 지났음에도 불구하고 잔류한 DDT나 PCB 등 많은 유기 염소 화합물이 사람과 포유류에서 지속적으로 검출되고 있다.

포스겐과 같은 몇몇 고반응성 유기 염소 화합물은 화학 무기로 사용되었다.

일반적으로 유기 염소 화합물의 독성은 포함된 염소 원자에 직접 기인하는 것은 아니다. 한편, 프레온 가스에 포함된 염소는 오존층을 파괴하는 직접적인 원인이 되고 있다.

참조

_[1] 논문 Biohalogenation: Nature's Way to Synthesize Halogenated Metabolites
_[2] 논문 The diversity of naturally occurring organobromine compounds
_[3] 논문 Chlorine-Containing Natural Compounds in Higher Plants
_[4] 논문 The Natural production of chlorinated compounds
_[5] 논문 Naturally occurring organohalogen compounds - A comprehensive survey
_[6] 간행물 Public Health Statement - Chloromethane http://www.atsdr.cdc[...] Centers for Disease Control, Agency for Toxic Substances and Disease Registry
_[7] 서적 The Right Chemistry Random House
_[8] 논문 Having Their Toxins and Eating Them Too Study of the natural sources of many animals' chemical defenses is providing new insights into nature's medicine chest
_[9] 논문 The Rise and Fall of Tetraethyllead. 2
_[10] 서적 The sources of invention https://archive.org/[...] W. W. Norton 2018-07-11
_[11] 문서 Chlorinated Hydrocarbons
_[12] 논문 Mechanisms of toxic action and structure-activity relationships for organochlorine and synthetic pyrethroid insecticides. 1990-07
_[13] 문서 Insect Control Wiley-VCH, Wienheim
_[14] 서적 Introduction to Ecotoxicology Blackwell Science
_[15] 논문 Occurrence of 4-Cl-indoleacetic acid in broad beans and correlation of its levels with seed development
_[16] 논문 4-chloroindole-3-acetic and indole-3-acetic acids in Pisum sativum
_[17] 문서 MDL Drug Data Report (MDDR) Elsevier MDL
_[18] 문서 MDL Drug Data Report (MDDR) Elsevier MDL
_[19] 논문 Naturally Occurring Organohalogen Compounds
_[20] 논문 The diversity of naturally occurring organobromine compounds
_[21] 논문 Chlorine-Containing Natural Compounds in Higher Plants
_[22] 논문 Occurrence of 4-Cl-indoleacetic acid in broad beans and correlation of its levels with seed development
_[23] 논문 4-chloroindole-3-acetic and indole-3-acetic acids in Pisum sativum
_[24] 문서 Total synthesis of a chlorosulpholipid cytotoxin associated with seafood poisoning
_[25] 간행물 Public Health Statement - Chloromethane http://www.atsdr.cdc[...] Centers for Disease Control, Agency for Toxic Substances and Disease Registry
_[26] 논문 Naturally occurring organohalogen compounds - A comprehensive survey
_[27] 논문 The Natural production of chlorinated compounds
_[28] 논문 Biohalogenation: Nature's Way to Synthesize Halogenated Metabolites
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_[30] 논문 Chlorine-Containing Natural Compounds in Higher Plants