ハロカーボン

ハロカーボン化合物は、1つ以上の炭素原子が1つ以上のハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素 - 17族）と共有結合して、有機フッ素化合物、有機塩素化合物、有機臭素化合物、有機ヨウ素化合物を形成する化合物です。塩素ハロカーボンが最も一般的で、有機塩素化合物と呼ばれます。^[1]

プラスチック ポリマーなどの多くの合成有機化合物、および少数の天然有機化合物には、ハロゲン原子が含まれています。これらはハロゲン化化合物または有機ハロゲンとして知られています。有機塩素化合物は、工業的に最も一般的に使用される有機ハロゲン化物ですが、他の有機ハロゲン化物も有機合成で一般的に使用されています。極めてまれな場合を除いて、有機ハロゲン化物は生物学的に生成されませんが、多くの医薬品は有機ハロゲン化物です。特に、プロザックなどの多くの医薬品には、トリフルオロメチル基 があります。

無機ハロゲン化物の化学については、ハロゲン化物を参照してください。

ハロカーボンは、通常、ハロカーボン中のハロゲン原子の分子部位を水素原子が占める同様の構造を持つ 有機化合物と同じ方法で分類されます。化学ファミリーには次のものがあります: ^[2]

• ハロアルカン—炭素 原子が単結合でつながった化合物
• ハロアルケン—炭素原子間に1つ以上の二重結合を持つ化合物
• ハロ芳香族化合物—非局在化したドーナツ型のπ雲を持つ1 つ以上の芳香環に結合した炭素を持つ化合物。

ハロカーボン分子中のハロゲン原子は、あたかもそれらの原子が 水素原子と置換されているかのように、 「置換基」と呼ばれることがよくあります。しかし、ハロカーボンは、ハロゲンを水素と直接置換しない多くの方法で製造されます。

いくつかのハロカーボンは微生物によって大量に生産されます。たとえば、海洋生物によって年間数百万トンの臭化メチルが生産されていると推定されています。日常生活で遭遇するハロカーボン (溶剤、医薬品、プラスチック) のほとんどは人工的に製造されたものです。ハロカーボンの最初の合成は 1800 年代初頭に達成されました。溶剤や麻酔薬としての有用な特性が発見されると、生産は加速し始めました。プラスチックや合成エラストマーの開発により、生産規模は大幅に拡大しました。医薬品のかなりの割合がハロカーボンです。

ダイオキシンなどの天然ハロカーボンの多くは、薪の火災や火山活動によって生成されます。3 つ目の主な発生源は海藻で、いくつかの塩素化メタンおよびエタン含有化合物を生成します。数千の複合ハロカーボンが主に海洋生物によって生成されることが知られています。発見された化合物の大部分は塩素化合物ですが、臭化物、ヨウ化物、フッ化物も自然界で発見されています。チリアンパープルは臭化物であり、特定の海の巻貝によって生成されます。チロキシンは甲状腺から分泌され、ヨウ化物です。毒性の強いフルオロ酢酸は希少な天然有機フッ化物の一つで、特定の植物によって生成されます。^{[3] [4] [5]}

有機ヨウ素化合物は有機ヨウ化物と呼ばれ、有機塩素化合物や有機臭素化合物と構造が似ていますが、CI結合は弱いです。多くの有機ヨウ化物が知られていますが、産業上重要なものはほとんどありません。ヨウ化物化合物は主に栄養補助食品として生産されています。^[6]

甲状腺ホルモンは人間の健康に不可欠であり、そのためヨウ素添加塩は有用である。

ヨウ化物は甲状腺ホルモン合成の組織化過程を阻害する能力があり、いわゆるウォルフ・チャイコフ効果により、 1日6mgのヨウ化物を甲状腺機能亢進症の患者の治療に使用できます。1940年以前は、ヨウ化物が主な抗甲状腺剤でした。多量のヨウ化物はチログロブリンのタンパク質分解を阻害し、THが合成されてコロイド中に貯蔵されますが、血流には放出されません。このメカニズムはプラマー効果と呼ばれています。

この治療法は、投与直後に患者の症状が急速に改善するにもかかわらず、現在では単独療法として使用されることはほとんどない。ヨウ化物療法の主な欠点は、TH の過剰蓄積によりチオアミド(TH 合成阻害薬) の作用発現が遅くなる点である。さらに、ヨウ化物の機能は初期治療期間後には薄れてしまう。治療中止後に過剰に蓄積された TH が急増する可能性があるため、「ブロックからの脱出」も懸念される。

商業的に使用された最初のハロカーボンは、 Murex brandaris海洋巻貝の天然有機臭化物であるティリアン パープルでした。

ハロカーボンの一般的な用途は、溶剤、殺虫剤、冷媒、耐火油、エラストマー、接着剤およびシーラント、電気絶縁コーティング、可塑剤、およびプラスチックの原料です。多くのハロカーボンは産業界で特殊な用途を持っています。ハロカーボンの 1 つであるスクラロースは甘味料です。

厳しく規制される前は、一般の人々は、トリクロロエタン（1,1,1-トリクロロエタン）や四塩化炭素（テトラクロロメタン）などの塗料や洗浄用の溶剤、 1,2-ジブロモエタン（EDB、エチレンジブロミド）などの殺虫剤、フレオン-22（デュポンのクロロジフルオロメタンの商標）などの冷媒としてハロアルカンをよく目にしていました。一部のハロアルカンは、塩化メチレン（ジクロロメタン）などの工業用洗浄剤や、R-134a（ 1,1,1,2-テトラフルオロエタン） などの冷媒として、現在でも広く使用されています。

ハロアルケンは溶剤としても使用されてきました。これには、ドライクリーニングで広く使用されているパークロロエチレン(Perc、テトラクロロエチレン) やトリクロロエチレン(TCE、1,1,2-トリクロロエチレン)が含まれます。その他のハロアルケンは、ポリ塩化ビニル(「ビニル」または PVC、重合クロロエチレン) やテフロン (デュポンの重合テトラフルオロエチレン、 PTFEの商標) などのプラスチックの化学構成要素です。

ハロ芳香族化合物には、かつて電力変圧器やコンデンサ、建物のコーキング材に広く使用されていた旧アロクロール（モンサント社のポリ塩化ビフェニル（PCB）の商標） 、かつて電気絶縁材に使用されていた旧ハロワックス（ユニオンカーバイド社のポリ塩化ナフタレン（PCN）の商標）、および消毒剤、ジクロロジフェニルトリクロロエタン（ DDT、1,1,1-トリクロロ-2,2-ビス（p-クロロフェニル）エタン）などの殺虫剤、 2,4-D（2,4-ジクロロフェノキシ酢酸）などの除草剤、アスカルボニル誘電体（PCBと混合され、ほとんどの国で現在は使用されていない）、化学原料に使用されるクロロベンゼンとその誘導体が含まれます。

いくつかのハロカーボン（塩化アセチルなどの酸ハロゲン化物を含む）は反応性が非常に高く、化学処理以外ではほとんど見られません。ハロカーボンが広く使用されるようになったのは、そのほとんどが他の物質よりも安定しているという観察によるところが大きいです。酸やアルカリの影響を受けにくく、燃えにくく、細菌やカビに侵されず、日光にさらされてもそれほど影響を受けない可能性があります。

ハロカーボンの安定性から、ハロカーボンは大部分が無害であると信じられがちであったが、1920 年代半ばには、ポリ塩化ナフタレン (PCN)製造の労働者が塩素座瘡に苦しんでいると医師が報告し (Teleky 1927)、1930 年代後半には、PCN にさらされた労働者が肝臓病で死亡する可能性があること(Flinn & Jarvik 1936)、DDT が蚊やその他の昆虫を殺すことが知られるようになった(Müller 1948)。1950 年代までには、職場の危険性に関する報告や調査がいくつかあった。たとえば、1956 年に、ポリ塩化ビフェニル (PCB) を含む油圧オイルをテストした後、米国海軍は動物に皮膚接触すると致命的な肝臓病を引き起こすことを発見し、「潜水艦で使用するには毒性が強すぎる」として却下した(Owens v. Monsanto 2001)。

1962年、米国の生物学者レイチェル・カーソンの著書（Carson 1962）が環境汚染に関する懸念の嵐を引き起こし、最初はDDTやその他の殺虫剤（その一部はハロカーボンでもある）に焦点が当てられました。1966年にデンマークの化学者ソーレン・ジェンセンが北極と亜北極の魚と鳥にPCBが広範囲に残留していると報告したことで、これらの懸念はさらに高まりました（Jensen 1966）。1974年、メキシコの化学者マリオ・モリーナと米国の化学者シャーウッド・ローランドは、一般的なハロカーボン冷媒であるクロロフルオロカーボン（CFC）が上層大気に蓄積し、保護オゾンを破壊すると予測しました（Molina & Rowland 1974）。数年のうちに、南極上空でオゾン層の破壊が観測され、多くの国でクロロフルオロカーボンの製造と使用が禁止されました。 2007年、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、ハロカーボンが地球温暖化の直接的な原因であると述べた。^[7]

1970 年代以降、工業用洗浄に広く使用されていたトリクロロエチレン(TCE) やその他のハロカーボン溶剤の潜在的な健康被害をめぐっては、長年未解決の論争が続いています(Anderson v. Grace 1986) (Scott & Cogliano 2000) (米国科学アカデミー 2004) (米国 2004)。最近では、テフロンの最も一般的な製造プロセスの原料であり、布地や食品包装のコーティングにも使用されるパーフルオロオクタン酸(PFOA) が、2006 年から健康と環境への懸念となっています (米国 2010)。これは、ハロカーボンが最も不活性であると考えられながらも、危険をもたらす可能性があることを示唆しています。

ハロカーボンは、それ自体は危険ではないものも含め、廃棄物処理の問題を引き起こす可能性があります。ハロカーボンは自然環境では容易に分解されないため、蓄積する傾向があります。焼却や火災事故により、塩酸やフッ化水素酸などの腐食性の副産物や、ハロゲン化ダイオキシンやフランなどの毒物が発生する可能性があります。デスルフィトバクテリウム属の種は、ハロゲン有機化合物の生物学的修復における可能性について研究されています。^[8]

• ハロゲン化
• 炭素-フッ素結合
• フッ素系ガス
• 冷媒一覧

• アンダーソン対グレース（1986年）、628 F. Supp. 1219、マサチューセッツ州、米国{{citation}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)当事者間で解決され、Harr, J., Ed.; Asher, M., Ed. (1996)、A Civil Action、ミネアポリス、ミネソタ州、米国: Sagebrush Education Resourcesでレビューされています。{{citation}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
• カーソン、R.（1962）『沈黙の春』、ボストン、マサチューセッツ州、米国：ホートン・ミフリン
• Flinn, FB; Jarvik, NE (1936)、「特定の塩素化ナフタレンの肝臓に対する作用」、実験生物学医学会紀要、35 : 118–120、doi :10.3181/00379727-35-8879p、S2CID  87157158
• ジェンセン、S.（1966）、「新しい化学物質の危険性に関する報告」、ニューサイエンティスト、32：612
• Molina, MJ; Rowland, FS (1974)、「クロロフルオロメタンの成層圏シンク：塩素原子触媒によるオゾン破壊」、Nature、249 (5460): 810–812、Bibcode :1974Natur.249..810M、doi :10.1038/249810a0、S2CID  32914300
• ミュラー、PH (1948)、「ジクロロジフェニルトリクロロエタンと新しい殺虫剤」(PDF)、ノーベル講演
• Owens v. Monsanto (2001)、96-CV-440、Exhibit 3A03F (PDF) 、アラバマ州、米国、 2006-09-28 にオリジナル(PDF)からアーカイブ、 2006-01-26 に取得{{citation}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)、Chemical Industry Archives、Anniston Case Archived 2005-07-18 at the Wayback Machineに引用、Environmental Working Group、ワシントン DC、2002年
• Scott, CS, Ed.; Cogliano, VJ, Ed. (2000)、「トリクロロエチレンの健康リスク - 科学の現状」、Environmental Health Perspectives、108 (S2): 159–60、doi :10.1289/ehp.00108s2159、PMC  1637768、PMID  10928830、2006-02-19 にオリジナルからアーカイブ{{citation}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
• Teleky、L. (1927)、「Die pernakrankheit」、Klinische Wochenschrift、Jahrgänge 6、ベルリン: Springer: 845、doi :10.1007/BF01728520、S2CID  30035538
• 米国科学アカデミー、現在のプロジェクトシステム（2004年）、トリクロロエチレンの人体健康リスクの評価
• 米国、環境保護庁（2004）、統合リスク情報システム、トリクロロエチレン（CASRN 79-01-6）
• 米国、環境保護庁（2010 年）、PFOA 管理プログラム（2006 年に開始）

• ウィキメディア・コモンズの有機ハロゲン化物に関連するメディア